砂性土地基某排澇泵站不均勻沉降原因淺析

袁海霞 吳 俊 康 慷 鮑 磊 金大偉

砂性土地基某排澇泵站不均勻沉降原因淺析

袁海霞1吳 俊1康 慷1鮑 磊2金大偉3

水工建筑物建設(shè)在砂性土的地基上（滲透系數(shù)大于A×10-5以上），且周邊有一定高度的承壓水作用，在運行中易發(fā)生不穩(wěn)定事故。某水利血防工程重點項目中兩處設(shè)計規(guī)模、土質(zhì)條件相同的A、B兩座排澇泵站，泵站結(jié)構(gòu)及布置基本相同，但2座泵站施工條件及外部基本環(huán)境卻有所差異。運行期排澇站A出現(xiàn)泵站站身及穿堤建筑物間不均勻沉降差較大的問題，另一座排澇站B完好無損。本文對其發(fā)生原因進行剖析，旨在找出問題的緣由，并通過分析，避免今后類似工程項目的設(shè)計和施工出現(xiàn)類似問題。

一、基本情況

某水利血防工程重點項目中2座排澇站工程位于同一河道相距不到4km的同一堤防上，施工時屬同一標段，由同一施工單位中標施工。排澇站A于2008年10月份開工建設(shè)，次年4月竣工，施工一結(jié)束立即投入使用運行。2010年4月10日發(fā)現(xiàn)站身與穿堤涵洞間不均勻沉降差竟達12cm，遠遠超過了規(guī)范中“相鄰建筑物的沉降差小于5cm”的要求。汛期在即，該建筑物將面臨高水位差，為防止汛期高水位繼續(xù)引起沉降而釀成更大的事故，汛前在該閘站的外河側(cè)打一度汛圍堰作為汛期的主要擋洪屏障，汛后進行徹底的加固處理。排澇站B于2008年10月開工建設(shè)，次年12月竣工。

經(jīng)有關(guān)專家實地評價分析，認為主要原因是：排澇站A在水泵運行的作用下拉動了建筑物外側(cè)土體內(nèi)水體的流動，形成流砂，造成建筑物地基基礎(chǔ)下形成滲漏通道，造成變形縫內(nèi)止水被拉斷，最終使建筑物發(fā)生不均勻沉降。

二、產(chǎn)生問題的原因分析

1.連接部位接線時止水砂眼處理不到位

（1）排澇站A站身與出水穿堤涵洞之間連接的止水U形槽在未連通前就出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，當時由于汛期在即，施工單位為趕工期，未經(jīng)修復就進行接線，隨即投入汛期正常排澇。汛期排水量大且啟用頻繁，站身與出水穿堤涵洞連接處外側(cè)滲水現(xiàn)象不易發(fā)現(xiàn)。同時汛期水位差較大，泵站不停地抽排水，兩者急速加大了連接處土體的流失，逐漸使地下砂層產(chǎn)生流動，逐步加快了地基沉陷的速度。

（2）排澇站B站施工工期較長，在完建期站身與出水管道連接處未立即施工，擱置近1年，且連接處未發(fā)現(xiàn)有任何滲積水現(xiàn)象，相對較為干燥，砂性土地基建筑物分縫兩側(cè)沉降基本在完建期完成。

2.滲流通道的形成

（1）排澇站A與排澇站B的地形、地貌、水情不一樣，再加之排澇站A的連接處U形槽在施工期出現(xiàn)滲水，即有穿孔現(xiàn)象，施工結(jié)束后立即投入運行，高水位拉動了建筑物同邊地下水流動，并形成了流砂，導致建筑物地基被掏空，從而發(fā)生不均勻沉降。事后發(fā)現(xiàn)排澇泵站A西南側(cè)魚塘水位降低3m左右，這完全是因抽排動力的作用，使魚塘水面形成垂直滲透，在沿途產(chǎn)生形成過水通道，即地下管涌；與此同時經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)主泵站內(nèi)的淤積土厚度竟達2.0m左右，均來自于站身與穿堤涵洞連接處外側(cè)的砂性土。

（2）現(xiàn)場修復開挖時，發(fā)現(xiàn)站身與穿堤箱涵間地基底板下周圍土層全部被掏空，形成不均勻沉降，拉斷了連接處止水，加速了滲漏通道的形成，該處為地下滲流通道的出逸點（管口），說明承壓水形成流砂與連接處止水（砂眼）破壞有關(guān)。

3.外部荷載及滲漏點同時存在加速滲漏通道的形成

（1）排澇站站身與穿堤箱涵所承受荷載不同，地基反力不同，建筑物不同主體間存在的不均勻沉降，亦加大了止水拉裂可能。同時由于該站側(cè)邊50m處即商品混凝土攪拌站，堤頂商品混凝土運輸車輛往來頻繁造成地基震動，加速穿堤涵洞地基的沉降速度。而在砂性土地基中，無論滲漏點出現(xiàn)在何處，若不處理，在高水位下均會形成滲漏通道，加速建筑的不均勻沉降，造成安全隱患。

（2）排澇站A西南側(cè)有8m以上的高承壓水（魚塘面積較大，且汛期水位也較高），在設(shè)計中未加考慮，更無針對性措施保證建筑物側(cè)向防滲安全；事實上2座泵站受到外界影響的程度也不一樣，例如排澇站A穿堤涵洞堤頂混凝土攪拌車往來頻繁，即兩排澇站外部荷載條件不一樣，而設(shè)計的形式上未能完全形成不一樣的結(jié)構(gòu)形式。砂性土地基地處水網(wǎng)地帶，地下水、地表水十分充沛，設(shè)計部門應考慮地下水滲透壓力的存在，對滲透系數(shù)大于A×10-5以上的土應考慮采取復合地基的形式，提出對地基采取必要的工程設(shè)計措施。若存在承壓水頭，應對建筑物四周承壓水以下部位的回填土進行固化處理。在設(shè)計時不但要充分考慮運行及地基條件，而且外部荷載及承壓水頭也需充分考慮，不能簡單地套用圖紙，應針對不同外部條件采取相應的處理措施。

三、經(jīng)驗教訓及體會

1.嚴格做好連接止水的嚴密性

砂性土地基的連接止水安裝前應嚴格按規(guī)范要求做好滲漏試驗；安裝及施工過程中嚴防破壞；運行期需注意沉降觀測。若出現(xiàn)問題，應及時處理發(fā)現(xiàn)的問題，將事故消滅在萌芽狀態(tài)。

2.地基處理

對于同類地基及建筑物，應高度重視地基的處理，設(shè)計部門要對地基進行必要的加固處理設(shè)計，可采用雙液壓密注漿處理，使其形成復合式地基，有足夠的硬殼層，減少流砂的產(chǎn)生，并視情況對回填土進行適當?shù)墓袒幚怼?/p>

3.注重外部條件的處理

針對類似項目設(shè)計時不能千篇一律地采用一圖多用的形式，應在設(shè)計前加強對現(xiàn)場的考察，要針外部荷載及水文等不同的工況條件采用不同的措施方法，使設(shè)計更貼近實際，從而減少盲目性，確保水工建筑物運行使用的安全性。

四、結(jié)語

通過以上分析，可知排澇站A產(chǎn)生不均勻沉降的原因是多方面的。主要是忽略了連接止水砂眼的處理，縮短了滲徑長度，拉動了外部土體內(nèi)滲流通道的形成，造成管涌，對工程質(zhì)量安全造成了直接影響；另外，設(shè)計時未對外部荷載及水文條件作針對性處理，造成工程安全隱患。因此，在設(shè)計時應重視對各種影響因素的分析，并針對不同外部條件作出相應的防范結(jié)構(gòu)措施。施工過程中尤其應加強對連接止水的滲漏檢查，確保連接止水無漏點，從而保證建筑物安全的防滲長度，確保砂性土地基上的建筑物安全

（作者單位：1.揚州市勘測設(shè)計研究院有限公司 225007 2.宿遷市水利工程勘測設(shè)計研究有限公司 223800 3.江蘇省駱運水利工程管理處 223800）