全地下调蓄池工程概述

杨 彩 奎

(太原市信达防洪设施开发工程有限公司，山西 太原 030003)

1 项目概况

本项目为全地下调蓄池，有效池容为12万m3，净面积1.0万m2，有效水深12 m，超高4 m。调蓄池配套设置调配水闸门井、雨水脱过泵站、放空泵站等。

调蓄池地面设置有生产管理区，设置格栅间、变配电间、控制室、值班室等建筑物，剩余空间设置为广场公园，广场公园与生产管理区用灌木隔开。

2 工艺设计

2.1 进出水系统

调蓄池进水分为两路，一路从调蓄池北侧沿调蓄池内渠道自西向东再向南接入，另一路由调蓄池东侧接入，两路进水汇合处设置事故沉砂池，防止石块等大的垃圾进入调蓄池。

调蓄池设置1套100 mm间隙的垂直钢格栅去除较大的垃圾，另设自清洗水平格栅5套，每套宽7.5 m×高1.1 m，栅隙为5 mm，过栅流量9.5 m3/s，主要是用于隔离调蓄池进水中的悬浮物。

在调蓄池自清洗水平格栅后，设置翻转调节堰门5套，每套宽7.5 m×高1.1 m，对调蓄池进水口进行打开或半闭操作。

沉砂池西南侧设置DN1 800出水管，配套DN1 800下开式堰门一处，用于不大于一年一遇的降雨超越排放及放空出水。出水管道接至本工程配套出水管道系统，用于调配工况。

2.2 脱过泵站

调蓄池内设置脱过泵站1座，降雨重现期高于5年时，将一部分雨水提升后直接排入水体，脱过泵站设计规模5 m3/s，为了充分利用水头，尽量降低扬程，节省运行费用，雨水在跌落至调蓄池前即进入脱过泵站集水池。脱过泵站内共设置4台潜水离心泵，单泵流量Q=1 250 L/s。

2.3 放空系统

放空系统包括放空轴流泵和放空潜污泵。放空轴流泵用于将不能重力排放的调蓄雨水提升至出水渠，经DN1 800出水管排入下游管渠，集水池底标高较冲洗排水槽深，可将调蓄池全部放空。

放空时间对调蓄池的使用效率具有重要作用，放空时间需根据下游管渠的收纳能力合理设计。本工程采用重力放空与水泵放空相结合的方式放空，高于下游管渠标高的部分采用重力放空，低于的采用水泵放空。本工程放空时间取18 h，排放效率0.7。

放空潜污泵用于将集水沟中的冲洗废水提升后排入下游管渠，配备2台潜水离心泵，要求为抗堵塞、耐磨型的优质潜水泵，并可输送含5%泥砂杂质的污水。

2.4 冲洗设备选型及冲洗系统设计

2.4.1 冲洗设备选型

根据《城镇雨水调蓄池工程技术规范》调蓄池应设置冲洗设施。采用水设备冲洗时，可采用门式自冲洗、水力翻斗冲洗、移动冲洗设备冲洗、水射器冲洗和潜水搅拌器冲洗等方式。

本工程调蓄池为全封闭地下式结构，不具备人员、铲车进出的条件，因此人工清淤、铲车机械清淤不可行；水力冲洗翻斗冲洗需外接水源，冲洗范围有限；潜水搅拌器在高水位时的防淤效果较好，调蓄池的淤积却往往发生在排空、流速降低过程中，此时池内水位较低，潜水搅拌器叶片露出水面，冲洗效果不佳，失去搅拌功能，也失去清淤功能，不是最佳选择。本工程可选用的冲洗方式有水射器冲洗和门式自冲洗。根据水射器冲洗和门式自冲洗的各自利弊，并结合本工程的自身特点，汇水范围区域泥沙含量大，调蓄池池深达17 m，冲洗距离东西长150 m。因此，选用水射器冲洗方式。

2.4.2 冲洗系统设计

为便于运行维护，调蓄池分为东、西两半池，以1%的坡度坡向中央，中央处设500宽排水槽，通至集水沟。池底自东向西每隔22 m处设1套智能旋转曝气喷射器冲洗设备，旋转角度0°～270°，东半池共设置6套该冲洗设备。类似的西半池设置9套冲洗设备。在调蓄池放空时，通过水泵吸水再经过混合喷射器的气液混合，形成高速的气液混合体，将池底淤积的泥砂冲入集水沟内，集水沟内冲洗水用放空潜污泵提升至出水渠。

3 结构设计

3.1 基坑围护方案的选择

本项目的场地狭小，距离既有的建(构)筑物、道路距离较近，而且单体埋深较深，因此有必要采取相应基坑围护措施确保基坑及周边构(建)筑物和道路的稳定和安全。

对于本工程的基坑，结合地质报告和各单体周边情况：

基坑的围护方案可以从钻孔灌注桩及地下连续墙中进行选择。

1)地下连续墙。

地下连续墙具有刚度大，可有效控制基坑变形，止水效果好，以及施工工艺成熟等诸多优势。近年来在周边环境保护要求高，或基坑开挖深度较深的基坑工程中得到了大量的应用，地下连续墙可以仅作为临时围护结构，也可兼做地下结构外墙。地下连续墙既作为基坑开挖阶段的围护体，同时作为地下结构外墙，称为“两墙合一”。

2)钻孔灌注桩。

钻孔灌注桩受力性能可靠、工艺成熟。由于钻孔桩本身不具备止水功能，故必须配合止水帷幕采用，其经济性及围护效果的好坏也取决于止水帷幕的选用。根据经验，止水帷幕应采用高压旋喷桩。

上述两种方案，通过选择合理的设计参数、精心的施工，都能满足要求。钻孔灌注桩结合高压旋喷桩方案，其风险主要在于止水帷幕的施工质量，对于本基坑设计来讲，高压旋喷桩深达30 m，对机具、施工控制要求极高，根据邻近地块的施工经验，类似深度的止水帷幕的质量难以达到设计要求，因此不应在本深基坑中采用。

另外，采用地下连续墙作为基坑围护体具有如下几点钻孔灌注桩所不能比拟的优势：

1)地下连续墙采用“两墙合一”的型式，即地下连续墙作为挡土止水基坑围护体的同时，还作为地下结构外墙，墙体整体刚度大，有利于围护结构的变形控制；

2)地下连续墙由连续的槽段组成，其整体刚度强于其余围护体型式。因此基坑开挖阶段水平变形较其余围护体型式小。根据目前成熟的地下连续墙施工工艺，槽段与槽段连接无夹泥，在接缝处套打2根高压旋喷桩止水，连接整体性强且防渗效果好。因而基坑挖土施工时周边渗漏情况比一般围护型式少；

3)“两墙合一”地下连续墙由于节省了地下结构外墙工程量，当基坑开挖深度越深时，“两墙合一”地下连续墙相对于其他型式的围护体经济性更为显著。大量已实践的工程经验表明，当软土地区中基坑开挖深度在超过15 m时，“两墙合一”地下连续墙是最为经济合理的围护型式。

综上比选，地下连续墙在经济性、技术性方面均优于钻孔灌注桩结合止水帷幕。因此，本工程基坑围护体选择采用“两墙合一”地下连续墙。

3.2 地基处理方案

方案选择：新建调蓄池为全地下构筑物，埋深接近20 m，池内水位较高，荷载较大，调蓄池上部有1.2 m覆土做顶部绿化，因此基底总压力较大。根据工程地质报告的土层分布，本工程大部分单体基底位于③层粉质粘土，地基土承载力可基本满足要求，但构筑物沉降均不满足要求，且由于池体埋深较大，空池状态下抗浮也不满足要求。因此，本工程采用钻孔灌注桩作为地基处理，以解决地基变形及构筑物抗浮的问题。

桩的类型依成桩方法可分为预制桩和灌注桩，本工程桩基可选择预制桩(包括预制方桩和PHC管桩)和钻孔灌注桩。其优缺点简单比较如表1所示。

表1 优缺点比较对比表

根据本工程的土层情况、同时考虑施工方便以及前期工程经验，保证质量，本工程选用钻孔灌注桩。

3.3 主要构筑物结构设计

本工程主要构筑物是全地下封闭式调蓄池，埋深加大，现浇钢筋混凝土结构，由于尺寸较大，设置后浇带和加强带。采用地下连续墙围护开挖施工，水平设置2道永久框架支撑。

调蓄池上建筑采用现浇钢筋混凝土框架结构。

4 结语

该项目调蓄池为消峰调蓄池，该项目的实施可以解决其汇水范围内的雨水排除，可以减轻影响范围的洪涝灾害，避免对原下泄系统的冲击。