佛山市三水區(qū)木棉泵站工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)及地基處理建議

潘 濤

(廣東粵水電勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，廣東 佛山 528000)

1 基本概述

佛山市三水區(qū)木棉泵站位于榕禾大圍樂平堤段，外江為北江下游干流。北江流域介于111°55'-114°50' E、23°10’-25°25'N之間，是珠江流域三大河流之一，緊靠現(xiàn)有排澇站南北兩側(cè)30m范圍以外的灘地上和圍內(nèi)有大量房屋，拆遷難度很大。因此木棉引水站可以選擇布置在靠近現(xiàn)有排澇站站區(qū)范圍內(nèi)，不需要作征地。從節(jié)省投資、方便統(tǒng)一管理等因素考慮，引水泵站在排澇站北面加建較為合理，引水泵站適宜裝設(shè)潛水混流泵。經(jīng)過水泵技術(shù)比選確定采用2臺(tái)型號(hào)1000QH-40的潛水混流泵，即單泵流量為2.25m3/s左右，總揚(yáng)程約14m。并在堤圍外灘地上布置引水泵室，從泵室出來的水出涵采用DN1200鋼管外包鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)型式跨木棉圍堤頂并引人排澇站進(jìn)水前池里，從而引入大棉涌?jī)?nèi)[1]。

引水泵站布置在外灘地上，順?biāo)鞣较蛞来尾贾糜幸⑦M(jìn)水前池、泵室、出水鋼管等建筑物，縱向總長(zhǎng)度約219m。引水站設(shè)計(jì)引水流量為4.52m3/s，機(jī)組選用的是2臺(tái)型號(hào)1000QH-40的潛水混流泵，單臺(tái)水泵電機(jī)功率450kW，2臺(tái)機(jī)組總裝機(jī)容量900kw。按《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50265-2010)的規(guī)定，本工程規(guī)模為小(1)型工程，工程等別為Ⅳ等。

2 泵站工程地質(zhì)條件情況分析

2.1 特殊性地質(zhì)條件

木棉泵站工程場(chǎng)地內(nèi)主要特殊性地質(zhì)條件為主要為人工填土、軟土、殘積土及風(fēng)化巖石。人工填土場(chǎng)地內(nèi)填土層多為碎木、少量磚塊、碎石、黏性土組成，成分較雜，均勻性差，力學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，滲透性不均勻，易滲流破壞及過大的滲流量，對(duì)地基的穩(wěn)定性有一定的影響。應(yīng)對(duì)填土層進(jìn)行必要的地基處理，如強(qiáng)夯法、高壓噴射注漿法等。軟土地基內(nèi)分布的第(2)層淤泥質(zhì)土，屬高壓縮性軟土層，為不良地基土，其含水量高，壓縮性高，抗剪強(qiáng)度低，固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，加載后變形量大，易產(chǎn)生滑移破壞；承載力極低，具高流變性，易發(fā)生地軟基變形，對(duì)場(chǎng)地的穩(wěn)定性有一定的影響。必要時(shí)可采取相應(yīng)的措施進(jìn)行軟基處理，如采用預(yù)壓法(設(shè)豎向排水體)或高壓噴射注漿法、水泥土攪拌樁復(fù)合地基等。殘積土地基內(nèi)分布的第(5)層殘積粉質(zhì)黏土無膨脹性和濕陷性，有一定的地基承載力，但具有遇水易軟化的特征，對(duì)地基的穩(wěn)定性有一定的影響。殘積土的壓縮性低， 強(qiáng)度較高，對(duì)于預(yù)制樁、灌注樁能提供較高的樁側(cè)摩阻力和樁端阻力。而不利方面表現(xiàn)在:具有遇水軟化，易崩解的特點(diǎn)，采用泥漿護(hù)壁鉆孔樁時(shí)，作樁端土砂質(zhì)沉渣難于清除，作樁周土在灌注混凝土過程中以易于在樁周形成一層4-6cm飽和的、非常軟弱的泥皮包裹樁體，使其樁端和樁側(cè)阻力都大為降低。因此，原則上，樁基礎(chǔ)建議不采用殘積土作為樁端持力層，樁基施工中必須穿越該類土。風(fēng)化巖地基內(nèi)第(6)層強(qiáng)風(fēng)化泥巖、第(7)層中風(fēng)化砂巖，巖質(zhì)松軟，賦水條件較差，受水易軟化，失水崩解。對(duì)于風(fēng)化巖易遇水軟化、易崩解，對(duì)預(yù)制管樁的樁端持力層而言，有軟化持力層的負(fù)面影響，防治措施：施工完成后采用素混凝土封堵樁底，盡量減少對(duì)地基巖土的擾動(dòng)、受水，防止持力層軟化，降低其承載能力。

2.2 不良地質(zhì)條件分析

木棉泵站工程地處于廣州潛在震源區(qū)，有發(fā)生≤6級(jí)地震的潛在可能性，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造資料及歷史地震活動(dòng)記錄表明，區(qū)域內(nèi)地震活動(dòng)相對(duì)較弱，活動(dòng)頻率較低，根據(jù)相關(guān)資料得出當(dāng)?shù)卣鹆叶?度發(fā)生地震時(shí)，場(chǎng)地內(nèi)不會(huì)發(fā)生砂土液化。本工程地處珠江三角洲平原區(qū)，地形開闊、平坦，地貌上不存在產(chǎn)生滑坡與巖堆、泥石流，水庫塌岸等不良地質(zhì)作用的條件，不存在積雪、雪崩、風(fēng)沙等氣侯條件；勘察過程中未發(fā)現(xiàn)采空區(qū)、地面沉降、巖溶、土洞等不良地質(zhì)現(xiàn)象。只有在堤岸較高，塌岸、潛蝕等一些場(chǎng)地存在不良地質(zhì)作用。

3 工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

3.1 泵站基礎(chǔ)的適宜性評(píng)價(jià)分析

第(1)層人工填土：均勻性差，半固結(jié)，稍壓實(shí)易產(chǎn)生不均勻沉降，存在水頭差時(shí)易發(fā)生流土的滲透變形，影響堤基的穩(wěn)定性。建議適當(dāng)處理解決防滲問題，第(2)層淤泥質(zhì)土為高壓縮性軟土層，承載力很低，易發(fā)生軟基變形，不宜作為構(gòu)筑物基礎(chǔ)持力層。第(3)層粉細(xì)砂，力學(xué)性質(zhì)一般，承載力稍高，滲透性強(qiáng)，宜作為對(duì)承載力和變形要求不高的構(gòu)筑物基礎(chǔ)持力層。第(4)層粉質(zhì)黏土，可塑，承載力稍高，適宜作為構(gòu)筑物基礎(chǔ)持力層。第(5)層殘積粉質(zhì)黏土，第(6)層強(qiáng)風(fēng)化巖，第(7)層中風(fēng)化巖，承載力較高，可作電排站基礎(chǔ)持力層。泵站地分布的人工填土、軟土、殘積土及風(fēng)化巖石屬特殊性巖土，對(duì)場(chǎng)地的穩(wěn)定性有一定的影響。場(chǎng)地地處三角洲平原區(qū)，受地貌地形和原始沉積環(huán)境等因素的影響，巖土層的種類較多，松散土層主要以人工填土、淤泥質(zhì)土、粉細(xì)砂、粉質(zhì)黏土、殘積粉質(zhì)黏土為主；土層力學(xué)性質(zhì)較離散，壓縮模量差異較大，地基的均勻性稍差，在荷載作用下易發(fā)生應(yīng)力集中或應(yīng)力擴(kuò)散，從而導(dǎo)致場(chǎng)地產(chǎn)生不均勻沉降，影響地基的穩(wěn)定性。綜上所述，本場(chǎng)地地基存在軟弱土層，各土層水平分布不穩(wěn)定，本場(chǎng)地地基為不均勻地基[2]。詳細(xì)分析見圖1。

圖1 工程地質(zhì)橫斷面剖面圖

3.2 工程地質(zhì)設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)分析

工程地質(zhì)設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)及巖土層力學(xué)參數(shù)分析詳見表1、表2。

表1 各土層設(shè)計(jì)參數(shù)分析表

表2 巖土層力學(xué)參數(shù)分析表

3.3 地基處理及基礎(chǔ)方案建議

木棉泵站工程引水站表層分布有第⑴層填筑土，填筑土成份較雜，主要以粉土或粉質(zhì)黏土混砂等回填而成，局部夾塊石，經(jīng)壓實(shí)。該層性質(zhì)不穩(wěn)定，建議進(jìn)行換土。第(2)層淤泥質(zhì)土埋藏較淺，對(duì)引水站穩(wěn)定性有直接不良影響，建議采用噴粉樁改土加固處理措施。水泥攪拌樁或噴粉樁對(duì)淤泥質(zhì)土處理加固形成復(fù)合地基作為基礎(chǔ)持力層；或選用樁基礎(chǔ)，以第(5)殘積粉質(zhì)黏土、第(6)層強(qiáng)風(fēng)化或第(7)層中風(fēng)化巖為基礎(chǔ)持力層。

4 結(jié) 語

在良好的工程地質(zhì)條件下進(jìn)行工程建設(shè)，對(duì)于木棉泵站工程來說具有很大的優(yōu)勢(shì)。合理成功的處理好地基基礎(chǔ)使泵站工程建成后，可以適當(dāng)增大北江河水的引水量，加速涌?jī)?nèi)水體置換及凈化，徹底改變河涌污染嚴(yán)重的面貌，提升水環(huán)境質(zhì)量和美化水景觀，實(shí)現(xiàn)廣佛跨界河涌的水質(zhì)達(dá)標(biāo)的目標(biāo)，從而促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

綜上所述，泵站建成后效益顯著，國(guó)民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)合理，建議按計(jì)劃組織實(shí)施。