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
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))
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。
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。
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。
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。
6.1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。
7.1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。
TV675
A
2095-2066(2016)19-0081-02
2016-6-20