某泵站工程地質(zhì)條件分析與評(píng)價(jià)

張啟兵（安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院勘測(cè)分院，安徽　蚌埠　233000）

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某泵站工程地質(zhì)條件分析與評(píng)價(jià)

張啟兵（安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院勘測(cè)分院，安徽蚌埠233000）

某泵站為大（2）型工程，可研及初設(shè)階段分別對(duì)其進(jìn)行工程地質(zhì)勘察，施工圖階段根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)一步補(bǔ)充了勘察工作。站址地質(zhì)條件較為復(fù)雜，分布有古河槽，內(nèi)有軟土，另外地基土層有砂巖、泥巖，局部有崩解性。由于本工程不同建筑物建基面起伏較大，應(yīng)根據(jù)底板埋深有針對(duì)性地進(jìn)行工程地質(zhì)條件分析與評(píng)價(jià)。本文主要是對(duì)該工程的勘察情況作了簡(jiǎn)介，并分別對(duì)各建筑物進(jìn)行工程地質(zhì)分析與評(píng)價(jià)。

工程勘察；工程地質(zhì)條件；工程地質(zhì)問(wèn)題；基坑穩(wěn)定

1　工程概況

擬建泵站設(shè)計(jì)抽排灌量150m3/s，總裝機(jī)9600kW，工程等別為Ⅱ等，為大（2）型工程。擬建泵站由進(jìn)水閘、前池、泵房、壓力水箱、穿堤箱涵和防洪閘等組成，主要建筑物為2級(jí)，次要建筑物為3級(jí)。工程區(qū)主要為河湖相沖積平原地貌以及低山丘陵地貌。

擬建泵站南側(cè)，堤頂高程26.3～27.9m。南側(cè)二級(jí)平臺(tái)高程20.0～20.5m，南側(cè)湖底高程15.7～16.5m；北側(cè)二級(jí)平臺(tái)高程22.1～23.5m，北側(cè)河底高程15.8～16.8m。（本文高程系統(tǒng)采用1985國(guó)家高程基準(zhǔn)）

2　勘察工作概況

該項(xiàng)目2008～2009年實(shí)施了可研階段勘探，2014年在可研階段勘察工作的基礎(chǔ)上繼續(xù)實(shí)施了初設(shè)階段勘察工作，在泵房軸線(xiàn)、進(jìn)水閘、出水管道、出水池、防洪閘及上下游引渠處分別布置勘探孔。泵站基坑在開(kāi)挖過(guò)程中，進(jìn)水閘基坑外側(cè)原有塘底淤泥質(zhì)土不斷向基坑側(cè)蠕變滑動(dòng)；另外由于翼墻及進(jìn)水閘部位設(shè)計(jì)擬用鉆孔灌注樁進(jìn)行加固處理，需補(bǔ)充查明前池翼墻及進(jìn)水閘基礎(chǔ)范圍內(nèi)軟土深度及下伏基巖的分布情況，為此2016年1月和3月份先后進(jìn)行了補(bǔ)充勘察工作。

3　地質(zhì)構(gòu)造與地震

本區(qū)構(gòu)造單元屬中朝準(zhǔn)地臺(tái)華北坳陷區(qū)內(nèi)，從構(gòu)造體系看，處于新華夏系第二沉降帶與秦嶺緯向構(gòu)造帶的復(fù)合部位，并受淮陽(yáng)山字型構(gòu)造影響。區(qū)內(nèi)分布有東西走向劉府深斷裂和洞山逆掩斷層，淮河地震構(gòu)造變形帶（Il）沿淮河走向穿過(guò)本區(qū)，在淮河下游省界附近與郯—廬構(gòu)造變形帶（Ⅲl）和郯一廬西支構(gòu)造變形帶（Ⅲ2）交會(huì)。

近代地震多發(fā)生在郯廬斷裂帶內(nèi)或斷層構(gòu)造帶交會(huì)處附近，工程區(qū)內(nèi)部分地段有發(fā)生6級(jí)以上地震的構(gòu)造條件。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度。

4　工程地質(zhì)條件

工程區(qū)河流沖積平面向低山過(guò)渡地段，地層變化較大，共分為5層，各巖土層特征敘述如下：

②1層重粉質(zhì)壤土（）：灰、棕黃色，軟塑～可塑，濕。該層未揭穿，局部分布。

②2層重粉質(zhì)壤土）：棕黃、灰黑色，可塑～硬塑，濕，含鐵錳質(zhì)結(jié)核。該層未揭穿，局部分布。

④1層全風(fēng)化砂巖（K2z）：棕紅、紫紅色，呈砂壤土及粘土狀，可塑，濕。該層未揭穿，局部分布。

④2層強(qiáng)風(fēng)化砂巖（K2z）：棕紅、紫紅色，芯樣破碎，呈塊狀及短柱狀，極軟巖。該層未完全揭穿，該層未揭穿，局部分布。

④3層中等風(fēng)化砂巖（K2z）：棕紅、紫紅色，芯樣較破碎，呈柱狀，極軟巖。該層未完全揭穿，該層未揭穿，局部分布。

⑤1層全風(fēng)化砂巖、泥巖（P1X）：砂巖，棕黃、棕紅色，芯樣呈砂土狀及少量塊狀。泥巖，灰、棕黃色、棕黃夾棕紅色，呈堅(jiān)硬土狀，失水易干裂，遇水易崩解。

⑤2層強(qiáng)風(fēng)化砂巖、泥巖（P1X）：砂巖，棕黃、棕紅色，芯樣破碎，呈塊狀及短柱狀。泥巖，灰黃、灰白、棕紅色，芯樣破碎，呈塊狀及少量短柱狀，失水易干裂，遇水易崩解。

⑤3層中等風(fēng)化砂巖、泥巖（P1X）：砂巖，棕黃、棕紅色，芯樣較破碎，呈短柱狀，局部破碎，呈塊狀。泥巖，棕黃、灰白色，芯樣較破碎，呈短柱狀，局部塊狀，失水易干裂，遇水易崩解。

⑤4層微風(fēng)化砂巖、泥巖（P1X）：砂巖，棕黃、棕紅、灰白色，芯樣較完整，呈柱狀，局部較破碎，呈短柱狀及塊狀。泥巖，棕黃、棕紅色，芯樣較完整，呈柱狀，局部破碎為塊狀，失水易干裂，遇水易崩解。該層未揭穿。

各土層分布詳見(jiàn)“典型工程地質(zhì)剖面圖”（圖1）。

圖1　擬建泵站典型工程地質(zhì)剖面圖

各土層主要物理力學(xué)性指標(biāo)推薦值見(jiàn)表1。

5　水文地質(zhì)條件

場(chǎng)址淺部為第四系松散沉積物，下部為白堊系及二疊系基巖，地下水類(lèi)型主要為孔隙潛水、孔隙承壓水及基巖裂隙水。

孔隙潛水主要分布于淺部土層中，主要接受大氣降水和地表水補(bǔ)給，枯水期地下水補(bǔ)給河水。

孔隙承壓水主要賦存于下部白堊系全風(fēng)化砂巖和二疊系全風(fēng)化砂巖中，主要接受大氣降水和地表水通過(guò)孔隙潛水越流補(bǔ)給。

表1　擬建泵站各土層指標(biāo)推薦值表

基巖裂隙水主要賦存于下部強(qiáng)風(fēng)化～微風(fēng)化砂巖 （泥巖）中，地下水富水程度受節(jié)理裂隙發(fā)育規(guī)模、連通性制約，其存儲(chǔ)空間有限，活動(dòng)相對(duì)較緩。

根據(jù)試驗(yàn)成果分析，人工填土局部較為松散，風(fēng)化砂巖中局部為裂隙，這兩層巖土透水性為中等～微透水性，其余各層巖土均為微～極微透水性。

場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土具SO42-型強(qiáng)腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具弱腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性，湖水對(duì)混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋無(wú)腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

6　工程地質(zhì)條件分析與評(píng)價(jià)

6.1進(jìn)水閘

進(jìn)水閘底板位于①層軟土中，建議采用換土墊層法、粉噴樁或鉆孔灌注樁進(jìn)行地基處理，但需注意根據(jù)下伏基巖起伏及風(fēng)化情況選擇合適的樁長(zhǎng)。

6.2前池

前池前半段底板位于淤泥質(zhì)重粉壤土、粉質(zhì)壤土夾礫石、全～強(qiáng)風(fēng)化泥巖（砂巖）中，對(duì)于淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)壤土夾礫石，可挖除換填；對(duì)于全～強(qiáng)風(fēng)化泥巖（砂巖），其強(qiáng)度高，可作為底板持力層；前池后半段底板位于中等風(fēng)化砂巖 （泥質(zhì)）中，其強(qiáng)度高，可作為底板持力層。

左側(cè)、右側(cè)翼墻建基面部分位于①層軟土中，需進(jìn)行地基處理；部分位于砂巖（泥質(zhì)）風(fēng)化層中，其強(qiáng)度高，可作為底板持力層。

6.4泵房

泵房進(jìn)口段及流道基礎(chǔ)大部分位于⑤3～4中等～微風(fēng)化砂巖（泥巖）中，僅左側(cè)泵房局部基礎(chǔ)位于強(qiáng)風(fēng)化層中，泵房出口側(cè)底板位于⑤1～2全～強(qiáng)風(fēng)化砂巖（泥巖）中，上述地層強(qiáng)度較高，承載力滿(mǎn)足要求，可采用天然地基。

6.5防洪閘

防洪閘建基面高程14.6m，閘底板位于人工填土及①層軟土中，需進(jìn)行地基處理，由于建基面下人工填土及淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土厚度均較薄，約1.5～3.0m，可采取換填處理。

7　主要工程地質(zhì)問(wèn)題

7.1場(chǎng)地和地基的地震效應(yīng)評(píng)價(jià)

根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，相應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度。由于站址不存在粉砂性土，不必進(jìn)行地震液化處理。

站址附近飽和軟土廣泛分布，其觸變性較為明顯，存在震陷的可能。

7.2地基承載力不足問(wèn)題

本工程淺部普遍分布①層軟弱土層，如建筑物建基面位于該層土中，需進(jìn)行地基加固處理，若采用鉆孔灌注樁或粉噴樁，推薦設(shè)計(jì)參數(shù)如表2。

表2　粉噴樁及鉆孔灌注樁參數(shù)建議值

7.3翼墻穩(wěn)定問(wèn)題

本工程左側(cè)翼墻及右側(cè)翼墻進(jìn)水閘段分布深厚①層軟弱土，需進(jìn)行地基處理。前池翼墻最高處達(dá)14.60m，加上墻后填土產(chǎn)生的主動(dòng)土壓力較大，翼墻存在抗滑、抗傾覆穩(wěn)定問(wèn)題，建議采用鉆孔灌注樁進(jìn)行支護(hù)，但需根據(jù)下伏基巖起伏及風(fēng)化情況選擇經(jīng)濟(jì)合適的樁長(zhǎng)。

7.4基坑穩(wěn)定問(wèn)題

本工程基坑深淺不一，最深處達(dá)10m左右，基坑邊坡土層存在軟弱土層，存在邊坡穩(wěn)定問(wèn)題。基坑放坡開(kāi)挖時(shí)，需采取合適的坡比，不宜陡于1：3.0。

在前池及進(jìn)水閘處由于外湖側(cè)修筑施工圍堰，受堆載影響且往外湖側(cè)淤泥質(zhì)軟土較厚，最厚處超過(guò)10m。堰基土層易產(chǎn)生蠕變滑動(dòng)，向基坑側(cè)推移，致使進(jìn)水閘的基坑無(wú)法成形。值得注意的是基坑附近國(guó)道堤腳邊坡多次出現(xiàn)滑坡，建議采取一定的支護(hù)措施，可采用灌注樁加固處理。另外基坑至圍堰范圍內(nèi)泥巖失水易干裂，遇水易崩解，開(kāi)挖基坑后應(yīng)盡快施工，并采取降排水及隔水措施。

張啟兵（1977-），男，高級(jí)工程師，本科，主要從事水利水電工程勘察工作。

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2095-2066（2016）19-0081-02

2016-6-20