1工程概况拟建取水泵房规模40.0 万m3/d，采用集水井和取水泵房合建形式，泵房南侧壁板设计预留了3处1.9 m×2.1 m矩形进水口，孔底标高均为-2.5 m，自晋江北岸直接取水，经水泵加压后通过输水管道输送至金鸡水厂，泵房平面尺寸34.9 m×24.1 m，场地现状地面标高约10.0 m，因晋江百年一遇洪水位标高为12.3 m，为满足防洪标准，场地设计地坪标高取12.5 m，泵房底板顶标高1.2 m，泵房进水口外晋江河底地面标高1.5~2.5 m，泵房内共布置6台水泵泵位，地下式泵房上建设一层框架结构房屋，房屋高度约12.0 m，设置2台桥式吊车。拟建场地处于晋江河流的北岸，属岸边工程，地面大部分铺设混凝土或石砖，地表高程高差较小，但地面建（构）筑物及障碍物较多，旧建筑物尚未拆除，场地内有树木。场地西侧为民房区，北邻307省道及部分民建，南邻晋江河流，东邻北干渠，河岸采用浆砌块石护坡，坡顶与底高差约4.0~7.0 m。河岸外50.0 m范围内水下地形标高约1.8~4.2 m，河底地形由岸边向河中降低。场地属滨海平原地貌，主要分布冲淤积地貌单元，地基上部有一定厚度的杂填土层，晋江河道水下有1.0~2.0 m厚淤泥。取水泵房平面图和剖面图分别如图1和图2所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.024.F001图1取水泵房平面图10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.024.F002图2取水泵房剖面图2工程地质与水文地质条件2.1工程地质条件根据岩土工程勘察报告，拟建场地埋深25.0 m范围内，地基土以及土层特性自上而下表现为：①杂填土层，主要由粉土、黏土、砂等组成，含砖瓦或碎石等硬杂物约10%~20%，局部有填石，堆填期大于10年；②-1淤泥层，淤泥为主，含粉细砂，局部层顶夹有冲填淤泥或砂质，易流动，触变性强，流塑状，饱和；②粉质黏土层，粉粒和黏粒为主，含砂少，冲积成因，土质较均匀，干强度中—高，可塑—硬塑状；③淤泥质土层，淤泥质土为主，含砂较少，土质较均匀，有机质含量少，干强度高，流塑状，饱和；④中粗砂层，石英粗砂和中砂为主，含泥质约15%~25%，级配较均匀，冲淤积成因，胶结性差，松散—稍密，饱和；⑤粉质黏土层，粉粒和黏粒为主，含砂一般较少，土质较均匀，干强度中—高，可塑状，很湿—饱和，局部存在中粗砂夹层；⑥砾粗砂层，石英粗砂和砾石、中砂为主，含泥质约10%~20%，级配不均匀，冲积成因，砾石含量平均约23.6%。稍密—中密，饱和；⑦卵石层，卵石为主，含有砾石和粗砂，卵石粒径以2.0~5.0 cm为主，成分为火山岩，含量约50%~70%，个别粒径6.0~8.0 cm，密实度不均；⑧强风化花岗岩层，以长石和石英为主，砂土状、碎屑状为主，局部层底碎块状，岩体的完整程度为极破碎，坚硬程度为软岩。地层力学性质参数取值如表1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.024.T001表1地层力学性质参数取值土层名称层厚/m重度/(kN/m3)承载力/kPa凝聚力/kPa内摩擦角/(°)①杂填土1.0~3.017.860.08.012.0②-1淤泥0~1.516.045.04.53.4②粉质黏土2.0~5.019.3200.020.316.0③淤泥质土4.0~8.016.655.09.24.9④中粗砂0~10.018.0150.0028.0⑤粉质黏土3.0~5.019.2220.023.116.2⑥砾粗砂0~4.018.5300.05.032.0⑦卵石0~2.019.0300.05.035.0⑧强风化花岗岩0~6.021.01 000.030.035.02.2水文地质条件场地地下水主要为晋江河道补给，与晋江河道地表水水力联系强。场地处于冲淤积平原地貌单元，杂填土层渗水性强，粉质黏土、淤泥质土和粉质黏土层渗透性弱，属相对隔水层。中粗砂层、砾粗砂和卵石属强透水层且具有承压性，为地下水主要含水层。砾粗砂和卵石层为同一含水层，中粗砂层的稳定地下水位为10.4 m，具有承压性，水头高度约3.4 m。砾粗砂和卵石层的稳定水位为15.6 m，承压水头高度约5.0 m，地下水属承压水。场地受晋江河流补给，场地水文地质条件改变时水位变化明显。拟建场地周边的晋江河流受金鸡拦河闸管理，当河水位低于6.0~6.3 m时，按常规会要求上游的山美水库开闸放水补给，此段晋江河常水位标高为7.5 m，百年一遇洪水位标高12.3 m。3泵房结构选型分析根据构筑物尺寸及埋深情况，结合现场周边环境与地质条件，取水泵房结构施工方案包括基坑支护开挖方案和沉井法方案[1-2]。3.1基坑支护开挖方案拟建取水泵房基坑开挖深度约10.2 m，泵房南侧为晋江河流，东邻北干渠，泵房外边线距离北干渠堤岸约5 m。为保证基坑外围土压力平衡，泵房南侧需要在晋江岸边充填沙袋筑岛，宽度≥10.0 m，考虑北干渠为晋江市重要的引水通道，为下游多座水厂供水，要求建设期间保证北干渠堤岸的安全，不得减小北干渠的过流断面，且不得影响水质，所以泵房东侧无法填土，且北干渠渠底标高约3.0 m，河岸为浆砌块石结构，建设年代久远，结构稳定性差。结合相应分析，在泵房四周采用钻孔灌注桩作为支护结构，基坑内设置两道钢筋混凝土内支撑，第二道内支撑在泵房底板换撑后拆除，第一道内支撑在基坑回填至其下方后拆除。基坑东侧为平衡对向土压力、减小对北干渠现状堤岸的影响，局部采用双排桩结构[3]。工程位于晋江岸边，水量丰富，水位较高，基坑底部位于淤泥质土层，淤泥质土层局部内含中粗砂夹层，基坑底部存在高承压水头的砾砂层，土层上方粉质黏土隔水层厚度薄且不均匀，基坑存在突涌和漏水风险，止水方式选择十分关键，常规止水方式包括三轴水泥土搅拌桩、高压旋喷桩和咬合桩。因工程场地狭小，三轴水泥土搅拌桩施工设备较大，无法进场作业。高压旋喷桩施工设备较小，可以满足施工要求，但在淤泥质土和流速较大的砂层中成桩效果不佳，需要在水泥浆中添加水玻璃等速凝剂，对技术水平要求较高，后期存在因施工质量不佳导致止水失效的风险。咬合桩采用全套管钻机成孔工艺，可穿透各种土层，成桩质量可靠，施工时无振动，对周边环境小[4]。工程拟采用Φ1 000 mm×1 500 mm钻孔灌注桩结合Φ1 000 mm×1 500 mm素混凝土桩挡土止水，桩端穿透砾砂层至相对隔水层内。经计算，支护桩最大水平位移20.8 mm，最大弯矩1 363.0 kN·m，最大支撑轴力5 033.0 kN，整体稳定性安全系数2.268，均能满足规范要求。取水泵房基坑支护平面图及剖面图如图3和图4所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.024.F003图3取水泵房基坑支护平面图10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.024.F004图4取水泵房基坑支护剖面图3.2沉井法方案泵房沉井平面为矩形，外框尺寸34.9 m×24.1 m，沉井结构高度15.1 m，外壁板厚度12.0 m，中隔墙厚度为10 m和8 m。水泵室无中隔墙，为减小水泵室外壁板计算跨度，同时使沉井结构的重心尽量与形心靠近，在水泵室布置两榀框架结构。沉井采用3次制作，2次下沉，第一、二节制作高度均为6.0 m，采用沉井法施工。第一、二节沉井下沉到位后在地面现浇施工第三节沉井井壁及顶板。根据场地工程地质和水文地质条件，沉井采用排水法施工降水困难，存在突涌冒砂风险。所以沉井作业采用不排水下沉法，水下开挖、水下封底施工。根据地勘报告，泵房沉井基底落于淤泥质土层，地基承载力不能满足要求，设计采用高压旋喷桩进行地基处理。因沉井采用水下开挖封底，无法对高压旋喷桩进行静载检测，根据福建省相关文件规定，采用钻芯法检测桩身质量和持力层，并增加检测数量。为减小沉井施工阶段对北干渠现有堤岸的影响，布置1排Φ1 000 mm×1 500 mm钢筋混凝土隔离桩。为保证施工阶段场地稳定性，沉井南侧需要在晋江充填沙袋筑岛，宽度≥5.0 m。经计算，沉井下沉阶段下沉系数为1.62，下沉稳定系数为0.85，均能满足规范要求。3.3方案优缺点分析两种方案的优缺点对比如表2所示。工程作为泉州市重点建设项目，关系全市居民能否早日饮用健康安全的水源，工程周期较为紧张，取水泵房是工程的控制性节点构筑物，基于工期和工程造价等方面的考量，选择方案二作为最终的实施方案。10.19301/j.cnki.zncs.2023.05.024.T002表2方案比选项目方案一（基坑支护开挖）方案二（沉井法）优点施工期间变形小，对周边环境影响小；施工质量容易控制；配合止水帷幕和降水措施能够较好控制地下水位；安全性高。节省了两侧支护桩及止水桩，造价低；施工工序相对简单、工期短；充填沙袋筑岛宽度小，对晋江影响小；安全性高；费用较低；总工期较短。缺点支护及止水结构多，造价高；内支撑体系与泵房主体结构交叉，施工工序复杂，工期长；存在止水失效、发生基坑突涌风险；费用较高；总工期较长。对沉井下沉施工技术要求较高；沉井下沉阶段变形较大，需要采用保护措施；地表杂填土需要先翻挖换填。4结语样本工程于2017年6月动工，2017年10月沉井下沉到位并封底完成，2017年12月完成全部地下结构施工。根据现场实际监测结果，施工期间周边建构筑物的位移、地面沉降等均在规定的允许范围内。基坑支护开挖和沉井法两种方案在采取适当的措施后均能适用于大型岸边式取水泵房结构设计，具体方案确定应结合工程实际情况，从安全性、经济性、工期等方面进行综合考量，确定合理方案。