排澇站拆除重建工程不良地質(zhì)地基的處理分析
——以水貝排澇站（閘）拆除重建工程為例

陳軍

惠州市水電建筑工程有限公司 廣東 惠州 516000

在水利水電工程中，基礎(chǔ)薄弱將會影響到整體工程質(zhì)量，因此要加強(qiáng)對水利水電基礎(chǔ)建設(shè)管理的重視程度，采取有效的處理措施保障工程的施工質(zhì)量。質(zhì)量低劣的基礎(chǔ)在洪水過后，土體結(jié)構(gòu)會受到嚴(yán)重破壞，造成較大的附加變形，從而對整個工程產(chǎn)生不利影響。松軟地基的高流變性和高靈敏度，將延長建筑物的沉降穩(wěn)定期，增加沉降。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)充分考慮地基的變形和穩(wěn)定性。對于地基不良的水工建筑物，地基承壓引起的大面積或不規(guī)則沉降往往會導(dǎo)致水工建筑物的破壞，從而影響水工建筑物的正常使用。因此，對于不良地基，應(yīng)采取相應(yīng)的工程措施，使地基質(zhì)量滿足建筑物的變形和承載力要求。

1 水利水電工程不良地質(zhì)地基的弊端

1.1 地基不均勻或變形

一些地基不良的土層不能滿足水工建筑的要求。有些巖土層分布不均勻，強(qiáng)度與巖土地基層有很大的不同，有些巖土的強(qiáng)度也不同。由于上述原因，在外荷載作用下，塌落度不均勻?qū)?dǎo)致地基出現(xiàn)變形，難以滿足上部結(jié)構(gòu)的要求。例如，由于基巖和土層含有軟巖和膨脹土層，會引起水工建筑物變形，而由于地基問題引起的大量地表塌陷會對建筑物造成破壞[1]。

1.2 地質(zhì)條件差，抗滑穩(wěn)定低

在軟弱巖土層中，巖體與混凝土之間的結(jié)構(gòu)面必須具有良好的抗滑穩(wěn)定性，因此其安全系數(shù)相對較低。由于古風(fēng)化殼土層、軟弱夾層、不同傾角的斷層土層、破碎帶土層、一般破碎帶土層和溶蝕帶土層，其抗壓強(qiáng)度很低，難以滿足水工建筑物的抗滑穩(wěn)定。地基抗滑性能較差，也可能引起局部或整體剪切破壞[2]。

1.3 引發(fā)基礎(chǔ)滲漏過大

軟基的巖土基礎(chǔ)大多位于松散砂層、高裂縫滲透層、卵石礫石層、構(gòu)造裂隙、喀斯特溶洞滲透區(qū)等高滲透區(qū)。這造成了水庫的大量滲漏和壓力超過正常值，而在蓄水層中，會出現(xiàn)管道的滲透變形，造成地基的嚴(yán)重破壞和整個水利工程的巨大破壞[3]。

1.4 地基液化

由于地基中有大量的無黏性粉砂層，這些砂層可能由于振動而液化。強(qiáng)烈的地震沉降會對建設(shè)工程的穩(wěn)定性造成極大的破壞，影響整個中小型水利水電建設(shè)[4]。

2 水利水電工程不良地質(zhì)地基的常用處理技術(shù)

2.1 換填技術(shù)

地基穩(wěn)固及承載力在一定程度上影響建筑工程抗震性及穩(wěn)定性，對于工程施工質(zhì)量的保障及提高有著關(guān)鍵作用。換填技術(shù)主要是指由于構(gòu)筑物基礎(chǔ)不合格，無法滿足設(shè)計的承載力要求，通過挖除不良土質(zhì)，換填填充材料，或者通過拋石擠淤等方法，去除不良土質(zhì)，提高建筑地基整體承載力，達(dá)到設(shè)計要求的方法[5]。這一技術(shù)所進(jìn)行的應(yīng)用中，相關(guān)工作人員需要妥善處理軟土地基，在促進(jìn)處理效率有效提高的同時最大程度節(jié)約人力以及物力資源。同時相關(guān)工作人員還需要對土壤以及材料進(jìn)行科學(xué)選擇，促進(jìn)工程承載力以及質(zhì)量的進(jìn)一步提高。一般情況下，工作期間，工作人員的換填材料以天然沙礫及塊石為主[6]。

2.2 強(qiáng)夯技術(shù)

通常情況下，這一方法的應(yīng)用需要使用重量較大夯錘，使軟土地基能夠盡快固結(jié)。在使用強(qiáng)夯法處理市政工程軟土地基之后，其承載能力則會隨之提高[8]。在對這一方法所進(jìn)行的應(yīng)用中，相關(guān)施工人員需要科學(xué)配置機(jī)械設(shè)備，提高安全錘高度后則可通過自由落體的形式向地面下落擊打，軟土地基土體在沖擊波以及夯擊力的影響下則可展開夯實(shí)處理。強(qiáng)夯法不管是在砂性土、雜填土還是非飽和性粘土中都有著極為顯著的應(yīng)用效果，除此之外施工人員在使用這一技術(shù)對軟土地基所進(jìn)行的處理中，需要科學(xué)應(yīng)用現(xiàn)場試驗法[9]。

3 工程概況

3.1 工程位置

西瀝排澇站（閘）和水貝排澇站（閘）位于永良圍上，永良圍于1964年8月動工興建，位于西枝江左岸和淡水河右岸，在西瀝（紫溪）合攏，全堤長24.36km。其中，西枝江的堤防從大湖溪起至西瀝，堤長約12.28km，屬淡水河的堤防從永湖中學(xué)起至西瀝，堤長約12.08km?；蓐枀^(qū)和惠城區(qū)位于廣東省中南部，東江中下游，地處珠江三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)，位于北緯22°27′至23°25′，東經(jīng)114°7′6″至114°47′。東部毗鄰惠東，西鄰東莞，西南與深圳接壤，北與惠城、仲愷相鄰，南臨大亞灣與香港隔海相望?；葜菔谢蓐枀^(qū)永良圍西瀝、水貝排澇站（閘）拆除重建工程是一座以防洪、排澇為主的綜合水利樞紐工程。

3.2 工程建設(shè)內(nèi)容

本工程的主要建設(shè)內(nèi)容包括：拆除重西瀝泵站穿堤出水涵、新建西瀝自排閘一座，拆除重建水貝排澇站（閘）—泵閘合建，管理區(qū)工程等。工程總投資約6040.38萬元。

西瀝排澇站為堤后式泵站，設(shè)計排澇流量4.32m3/s，設(shè)計裝機(jī)容量415kW。西瀝排澇站（閘）為?。?）型工程，泵站等別為Ⅳ等，主要建筑物級別為4級，次要建筑物為5級建筑物。西瀝自排閘的過閘流量72.3m3/s，西瀝排澇站自排閘建筑物的級別為3級。

水貝排澇站為堤后式泵站，設(shè)計排澇流量12.7m3/s。水貝排澇站為中型泵站工程，泵站等別為Ⅲ等，主要建筑物級別為3級，次要建筑物為4級建筑物，臨時性建筑物級別為5級。水貝自排閘的過閘流量為210.8m3/s，自排閘主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別為4級，臨時性建筑物級別為5級。

3.3 工程作用

西瀝排澇站（閘）和水貝排澇站（閘）是永良圍主要的水工建筑物，其主要任務(wù)是防洪、排澇。通過重建西瀝排澇站（閘）和水貝排澇站（閘），提高水背倉和筷子堤倉的防洪、排澇能力，與永良圍堤防共同抵御外江洪水，確保永良圍圍內(nèi)人民生命財產(chǎn)安全。

4 水貝排澇站（閘）現(xiàn)狀分析

水貝排澇站前池設(shè)有兩道攔污柵，上游處攔污柵已被損壞；水貝站下層是自排閘，泵機(jī)在上面，基礎(chǔ)有沉降，邊上2臺機(jī)組基礎(chǔ)下沉，自1989年起不能使用，其余4臺可用。自排閘為蓋板涵，底板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，已發(fā)生不均勻沉降，并出現(xiàn)混凝土剝蝕、破損、露筋等現(xiàn)象。強(qiáng)排涵管為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，擱置在自排閘的頂蓋板之上，內(nèi)部混凝土局部出現(xiàn)老化開裂、鈣化，并出現(xiàn)露筋、漏水等現(xiàn)象。

站址地基存在厚度介于7.0～14.3m的細(xì)砂層及厚度介于1.40～11.30m的礫砂層，透水性大。早在建站施工過程中，就曾出現(xiàn)大量流沙，影響施工質(zhì)量。建站以來，受內(nèi)、外江水位差反復(fù)作用，下部基礎(chǔ)逐年流失淘空，自排閘及泵房基礎(chǔ)逐漸下沉，在穿堤涵洞中部分縫位置，沉降嚴(yán)重，分縫變寬；泵房出現(xiàn)多處裂縫，整體結(jié)構(gòu)破損，存在著嚴(yán)重的安全隱患，影響泵站安全運(yùn)行。

5 排澇站拆除重建工程不良地質(zhì)地基處理的施工原則與臨時設(shè)施設(shè)計施工

5.1 施工原則

本工程的平面布置必遵循以下施工平面布置總體原則：

（1）因地制宜，集中布置，節(jié)約用地，把握重點(diǎn)，控制全局；

（2）利于生產(chǎn)，方便生活，協(xié)調(diào)安排，統(tǒng)籌兼顧，易于管理；

（3）循環(huán)流暢，進(jìn)退無擾，交錯有序，環(huán)境優(yōu)美，創(chuàng)立形象；

（4）布設(shè)簡易，經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)可行，方法適宜，安全可靠。

施工臨時設(shè)施場地的劃分和布置符合國家有關(guān)的安全、衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、噪音、粉塵廢水、污染物等規(guī)定，做到文明施工，最大限度地減少對周圍環(huán)境的影響。施工棄渣運(yùn)輸運(yùn)至業(yè)主指定棄渣場。

在這些原則的指導(dǎo)下，本工程工區(qū)根據(jù)利于生活、方便生產(chǎn)、快速安全、經(jīng)濟(jì)可靠、易于管理的原則指導(dǎo)下，因地制宜、按功能集中布置，結(jié)合現(xiàn)有交通、場地建設(shè)，工程工區(qū)辦公區(qū)暫時布置在永良圍堤下。緊靠西瀝排澇站施工區(qū)，由于水貝排澇站因資產(chǎn)未移交，暫時無法施工。故現(xiàn)階段本工程施工重點(diǎn)在西瀝排澇站施工。

5.2 土料場和棄渣場

本工程設(shè)計擬定采用原堤的破堤土方再次利用于圍堰以及土方回填，不必另外取土。為保證工程質(zhì)量達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，我項目部計劃先對永良圍江堤西瀝排澇站施工區(qū)域的江堤土方進(jìn)行取樣檢測土料是否合格，如滿足設(shè)計要求再加以利用。由于本工程工期緊，為了確保工期項目部擬選定備用土料場為永湖土料場，距西瀝、水貝排澇站15.5km，土料場經(jīng)設(shè)計現(xiàn)場踏勘且進(jìn)行了土樣取樣檢測，該土料場的土各類參數(shù)符合本工程設(shè)計要求及相關(guān)規(guī)范需要。項目部擬先期對該土料的土進(jìn)行重新取樣復(fù)測，西瀝排澇站土堤回填時，如發(fā)現(xiàn)土料無法滿足施工要求，立刻能在土料備用場中取土。確保2017年永良圍江堤防洪度汛安全。棄渣場由業(yè)主制定。土料場、棄渣場運(yùn)距由四方聯(lián)合測量確定。

棄渣場應(yīng)做好排水措施，保證渣料堆體的邊坡穩(wěn)定，防止沖刷和水土流失，在表面及時鋪蓋種植土和植被。

5.3 施工工廠、倉庫

根據(jù)工程需要，本工程輔助生產(chǎn)工廠設(shè)綜合倉庫、模板加工廠、鋼筋加工廠。計劃在西瀝排澇站施工區(qū)旁，永良圍堤腳內(nèi)河河邊灘地搭設(shè)工棚，面積約200m2。

（1）模板加工廠：模板加工廠負(fù)責(zé)木模板加工制作，木工加工廠前設(shè)置模板堆放場。生產(chǎn)區(qū)設(shè)40m2。模板加工廠，磚瓦結(jié)構(gòu)，包括材料和成品堆放場堆放場等共占地60m2。內(nèi)設(shè)30m2木模拼裝平臺，木工廠內(nèi)布置臺鋸1臺，帶鋸1臺，平刨1臺，壓刨1臺。模板加工廠內(nèi)堆放的材料主要是易燃的木材，為確保施工期間木材加工廠安全，需制定有關(guān)安全保證措施，并予以落實(shí)。另外，需按要求在場內(nèi)設(shè)置2個4kg手提式干粉滅火器消防設(shè)施。

（2）鋼筋加工廠：鋼筋加工廠包括鋼筋制作、安裝；考慮到鋼筋原材料和加工成品料的堆放配須占用場地，鋼筋加工廠前閑置空地設(shè)置為鋼筋堆料場。根據(jù)生產(chǎn)需要，擬在生產(chǎn)區(qū)內(nèi)布置一座鋼筋加工廠。鋼筋加工廠建筑面積40m2，包括加工廠和成品堆放場占地面積共40m2。廠內(nèi)設(shè)鋼筋剪斷機(jī)1臺，彎曲機(jī)1臺，鋼筋調(diào)直機(jī)1臺。

（3）綜合倉庫：設(shè)置在鋼筋加工廠旁邊，分為原材料存儲倉庫及工具房，占地面積共100m2，場內(nèi)設(shè)置干粉滅火器消防設(shè)施。

（4）機(jī)械修理、停放場：設(shè)置在模板加工廠旁邊的露天灘地，其占地面積約為80m2。

以上除機(jī)械設(shè)備停放場、鋼筋堆料場及生活污水處理池為敞棚結(jié)構(gòu)外，其他均采用標(biāo)準(zhǔn)活動板房。

6 排澇站拆除重建工程不良地質(zhì)地基的危害及處理方案

6.1 粉砂地層基坑開挖及降水的危害及處理

由于西瀝、水貝排澇站地基是粉砂地質(zhì)，基坑開挖及降水導(dǎo)致地層擾動，粉砂遇水流動成泥漿被水帶出，導(dǎo)致周邊舊的建筑物及邊坡地基下沉。而邊坡地基下沉，導(dǎo)致邊坡滑移，導(dǎo)致外側(cè)的高壓旋噴圍封樁斷樁破損。導(dǎo)致圍封漏水。

對基坑四周打拉森鋼板樁支護(hù)，保護(hù)邊坡地基，防止邊坡滑移。對舊泵房采用拉森鋼板樁隔斷，防止降水作業(yè)，導(dǎo)致舊泵房地基被掏空，導(dǎo)致下沉。

6.2 不良地基延長工期及處理

由于西瀝排澇站基坑開挖是施工，發(fā)現(xiàn)水泥攪拌樁費(fèi)時，水泥攪拌樁需要施工完成后，28天后才能基坑開挖，而排澇站施工在10月15日汛期過后才能破堤施工，明年的4月份汛期來臨前要完成排澇站的水下部分施工，原堤防回填至原堤頂高程。而且還要完成閘門安裝。時間緊，任務(wù)重。原施工工藝耽誤工期。而且水泥攪拌樁在粉砂地層成樁差，尤其水貝排澇站在舊站拆除的基礎(chǔ)上，在見新站采用水泥攪拌樁無法滿足工期，而且通道先期西瀝排澇站施工及水貝高壓圍封樁施工，發(fā)現(xiàn)施工區(qū)地質(zhì)復(fù)雜，老站有進(jìn)行地基處理，填了渣石，導(dǎo)致樁打不下去而繞打。影響圍封樁的效果。導(dǎo)致水泥攪拌樁成樁質(zhì)量不好。由于工期不滿足，質(zhì)量難以得到有效保障。

基坑采用拉森鋼板樁支護(hù)，防止邊坡地基擾動，滑移。對水貝排澇站地基采取塊石換填處理，取消原水泥攪拌樁處理，換填1m后塊石。圓滿的解決問題，變更工藝后，基坑在兩周完成換填，完成基礎(chǔ)開挖，比原工藝節(jié)約了1個半月的工期。地基處理效果良好。

7 總結(jié)

綜上所述，為了有效的降低不良地質(zhì)地基對水利水電工程質(zhì)量的影響，施工項目組要加強(qiáng)對不良地質(zhì)地基處理的重視程度，對工程中所屬的不良情況進(jìn)行深入的分析，尋找出最有效的治理措施，最大程度上減少不良地質(zhì)情況對水利水電基礎(chǔ)質(zhì)量的影響。

本文所述作業(yè)方式，一方面更好的了解不良地基的原理，另一方面改善了不良地質(zhì)地基的處理，保障了工程的安全順利進(jìn)行，提升了工程的整體社會效益。