靜寧縣城鄉(xiāng)供水小岔溝工程水廠地基處理措施改進(jìn)

王 蕊

（甘肅甘蘭水利水電勘測設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

1 前言

引洮供水二期工程供水范圍涉及定西、白銀、天水市及平?jīng)? 市8 個(gè)縣區(qū)，年調(diào)水量3.15 億m3，工程規(guī)模為II 等大（2）型［1]。引洮供水二期配套靜寧縣城鄉(xiāng)供水小岔溝工程為配套工程中重點(diǎn)項(xiàng)目，主要涉及新建小岔溝20 萬m3調(diào)蓄水池、水廠、加壓泵站、新建高位水池及供水管線等建筑物，主要建筑物級別為4 級，次要建筑物級別為5 級。新建小岔溝水廠基礎(chǔ)下部土層為III 級自重濕陷性黃土狀粉土層，在設(shè)計(jì)時(shí)采用強(qiáng)夯地基處理。施工單位在2020年4月在強(qiáng)夯試驗(yàn)第一遍震動(dòng)時(shí)，附近住戶房屋因震動(dòng)導(dǎo)致墻壁開裂，村民阻擾現(xiàn)場施工，各單位部門積極與村民協(xié)調(diào)，協(xié)商多次均未與當(dāng)?shù)卮迕襁_(dá)成一致。同時(shí)，考慮到現(xiàn)在正值水廠周邊果樹開花之際，后期強(qiáng)夯施工震動(dòng)可能會對附近果樹的開花、掛果產(chǎn)生影響，并導(dǎo)致附近房屋進(jìn)一步開裂等問題，很難保證在整個(gè)施工過程中不出現(xiàn)當(dāng)?shù)卮迕褡韫がF(xiàn)象，一旦村民阻工，強(qiáng)夯施工就不能完整完成，進(jìn)而耽擱工期和承擔(dān)強(qiáng)夯施工失敗的經(jīng)濟(jì)損失。因此，經(jīng)各單位經(jīng)研究決定，改變水廠地基處理方案，本文通過地勘資料補(bǔ)充、工程地質(zhì)問題評價(jià)后，采用墊層法進(jìn)行水廠地基處理，保障水廠順利施工及后期運(yùn)行安全。

2 工程地質(zhì)條件

小岔溝水廠位于小岔溝調(diào)蓄水池北側(cè)五方河左岸Ⅱ級階地上，布置充分考慮功能分區(qū)明確，工藝流程順暢，便于集中統(tǒng)一管理，便于適應(yīng)遠(yuǎn)期擴(kuò)建的需要。生產(chǎn)區(qū)的凈水車間、反沖洗間、加藥間、消毒間、清水池、調(diào)節(jié)池等集中布置，既節(jié)約用地又便于聯(lián)系，管理方便，水廠工程布置見圖1。

圖1 水廠平面布置圖

為進(jìn)一步查明廠區(qū)工程地質(zhì)條件，特別是濕陷性土層的空間分布情況，為設(shè)計(jì)施工提供更為詳細(xì)的地質(zhì)資料，對水廠工程地質(zhì)條件進(jìn)行了補(bǔ)充勘察。

2.1 基本地質(zhì)情況

小岔溝水廠位于小岔溝調(diào)蓄水池北側(cè)五方河左岸Ⅱ級階地，地形較為平坦，形態(tài)呈不規(guī)則長方形，東西長約600 m，南北寬約200 m，現(xiàn)為階梯狀耕地和果園林地。廠區(qū)內(nèi)地層結(jié)構(gòu)較簡單［2]，地層按其成因及巖性特征從上至下為粉質(zhì)壤土和新近系中新統(tǒng)磚紅色粉砂質(zhì)泥巖。粉質(zhì)壤土，在廠區(qū)內(nèi)大面積分布，其上部為沖洪積黃土狀粉質(zhì)壤土層厚3 m～11 m，屬中低壓縮土層，具有強(qiáng)烈—中等—輕微濕陷性。下部為沖洪積粉質(zhì)壤土層厚13 m～21 m，屬中低壓縮土層，為非濕陷性土層。新近系中新統(tǒng)（N1）為廠區(qū)基底巖層，巖性為中厚層磚紅色粉砂質(zhì)泥巖，基巖面高程1627.45 m～1632.8 m。

工程區(qū)內(nèi)物理地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)育，無滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，地下水以第四系孔隙潛水為主，次為山間洪水及灌溉回歸水補(bǔ)給。

2.2 選址比較

因地基處理方案的調(diào)整，本次勘察共增加了8 個(gè)探井（編號為TJ8～TJ15）對工程區(qū)地質(zhì)情況進(jìn)行補(bǔ)充，分別位于廠區(qū)邊界四周及中心，全部探井形成“米”字布置。

（1）地基濕陷性問題分析評價(jià)

1）西部區(qū)域

西部區(qū)域布置3 個(gè)探井，自北向南依次為TJ1、TJ13、TJ8。經(jīng)對濕陷性試驗(yàn)成果進(jìn)行分析計(jì)算，西部區(qū)域北側(cè)（TJ1）屬非自重濕陷性場地，地基濕陷等級為I 級（輕微），廠區(qū)西北角邊界點(diǎn)處開挖后現(xiàn)狀地面（高程為1650.25 m）以下濕陷性土層厚度為2.45 m；西部區(qū)域中段（TJ13）屬自重濕陷性場地，地基濕陷等級為II 級（中等），地面以下濕陷性土層厚度為9.0 m，這是整個(gè)廠區(qū)濕陷性土層最厚的地段；西部區(qū)域南側(cè)（TJ8）屬非自重濕陷性場地，地基濕陷等級為I 級（輕微），地面以下濕陷性土層厚度為7.0 m，也是整個(gè)廠區(qū)濕陷性土層較厚的地段。

2）中部區(qū)域

中部區(qū)域布置3 個(gè)探井，自北向南依次為TJ11、TJ14、TJ12。經(jīng)對濕陷性試驗(yàn)成果進(jìn)行分析計(jì)算，中部區(qū)域北側(cè)（TJ11）、中段（TJ14）和南側(cè)（TJ12）均屬非自重濕陷性場地，地基濕陷等級均為I 級（輕微），地面以下濕陷性土層厚度分別為7.0 m、5.0 m 和3.0 m，整個(gè)廠區(qū)濕陷性土層由厚變薄。

3）東部區(qū)域

東部區(qū)域布置3 個(gè)探井，自北向南依次為TJ9、TJ15、TJ10。經(jīng)對濕陷性試驗(yàn)成果進(jìn)行分析計(jì)算，東部區(qū)域北側(cè)（TJ9）地面以下均為非濕陷性土層，這是整個(gè)廠區(qū)唯一非濕陷性地段；東部區(qū)域中段（TJ15）和南側(cè)（TJ10）均屬自重濕陷性場地，地基濕陷等級分別為I 級（輕微）、II 級（中等），地面以下濕陷性土層厚度均為3.0 m，這也是整個(gè)廠區(qū)濕陷性土層較薄的地段。

（2）土體含水率變化對土層工程性質(zhì)的影響分析

根據(jù)試驗(yàn)資料，水廠區(qū)土體含水率空間變化較大。土層濕陷性除受地層巖性、深度因素影響外，土體含水率也是影響土層濕陷性的重要因素，一般情況下，隨著土體含水率增大，土層濕陷性相應(yīng)減弱，其中東部區(qū)域北側(cè)（TJ9）地面以下7.5 m 內(nèi)土體含水率由24.0%逐漸增大至26.7%，7.5 m～12.0 m 土體含水率又有所減小，說明7.5 m 以下土層透水性較弱，同時(shí)使東部區(qū)域北側(cè)成為整個(gè)廠區(qū)唯一非濕陷性地段；西部區(qū)域北側(cè)（TJ1）現(xiàn)狀地面以下7.5 m 內(nèi)土體含水率由21.4%逐漸增大至26.2%，以下未探及，比照TJ9 試驗(yàn)資料，7.5 m 以下土層透水性也比較弱，土體含水率亦應(yīng)相應(yīng)有所減小，同時(shí)使西部區(qū)域北側(cè)現(xiàn)狀地面以下濕陷性土層厚度僅剩2.45 m。其余地段地面以下一定深度內(nèi)，土體含水率向下逐漸增大，至某一深度向下又有減小趨勢，這種現(xiàn)象和廠區(qū)東北角、西北角類似，但限于探井深度，未獲得更深土層的更多資料。

土體含水率變化除影響土層濕陷性外，對土層物理力學(xué)性質(zhì)也有一定影響，影響地基處理施工，應(yīng)予重視。

2.3 處理建議

根據(jù)基本地質(zhì)條件和工程地質(zhì)問題分析結(jié)果，廠區(qū)除個(gè)別為非濕陷性地段外，大部分地段屬非自重濕陷性場地，部分地段屬自重濕陷性場地；大部分地段地基濕陷等級為I 級（輕微），部分地段地基濕陷等級為II 級（中等）。濕陷性場地濕陷性土層深度在3 m～9 m 之間，建議采用原土翻夯或土墊層進(jìn)行處理，對于含水率較大的土體應(yīng)進(jìn)行換填（或晾曬）處理。

3 水廠地基處理措施

3.1 水廠建筑物地基處理措施

根據(jù)水廠工程地質(zhì)條件，強(qiáng)夯地基處理措施在施工中存在的問題，結(jié)合《濕陷性黃土地區(qū)建筑標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定，對小岔溝水廠各建筑物地基處理措施由強(qiáng)夯法變?yōu)閴|層法，根據(jù)水廠基礎(chǔ)以下濕陷性土層空間分布情況、水廠建筑物布置情況，對各建筑物地基處理采取的具體措施進(jìn)行匯總，結(jié)果見表1。

表1 水廠各建筑物地基處理措施匯總表

續(xù)表1

換填時(shí)應(yīng)分層碾壓夯實(shí)，壓實(shí)系數(shù)不得小于0.97，處理后的地基承載力不小于150 kPa。

3.2 廠坪地基處理措施

本次設(shè)計(jì)變更對水廠廠坪地基采用原土翻夯法處理，具體為：除水廠各建筑物基礎(chǔ)開挖處理部分，對廠坪基礎(chǔ)采用原土翻夯處理，處理深度0.5 m，其上鋪設(shè)300 mm 厚10%水泥土墊層，要求壓實(shí)系數(shù)不得小于0.97。

4 結(jié)論及建議

強(qiáng)夯法地基處理措施在小岔溝水廠施工期因?qū)е轮車r(nóng)戶房屋開裂，影響水廠周邊果樹開花結(jié)果等問題遇到阻擋而無法實(shí)施，考慮到強(qiáng)夯法地基處理施工周期長，阻滯施工會使工程建設(shè)無法正常推進(jìn)，這將影響工程整體建成后的效益發(fā)揮。為保證工程施工順利進(jìn)行，避免以上可能出現(xiàn)的問題，采用墊層法對水廠地基處理的施工方法，并建議施工單位采取科學(xué)管理措施，投入更多機(jī)械設(shè)備，增設(shè)更多工作面，挖方填方科學(xué)置換等綜合手段，保證項(xiàng)目按時(shí)完工。