以“董家口某污水處理廠工程”淺談地基處理

徐敬偉

上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司 山東青島 266001

地基基礎(chǔ)是工程建設(shè)的重要組成部分，其造價(jià)、工期和勞動(dòng)消耗量均占工程建設(shè)的較大比重。地基基礎(chǔ)是屬于地下隱蔽工程，一旦發(fā)生事故損失巨大的同時(shí)補(bǔ)救也十分困難。因此，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作是工程建設(shè)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，科學(xué)合理的選擇地基基礎(chǔ)類型是降低建設(shè)造價(jià)，保證結(jié)構(gòu)安全的重要組成部分。

1 地基處理目的

地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料，結(jié)合建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)類型、材料情況與施工條件等因素合理設(shè)計(jì)。地基要有足夠的承載力，地基的變形要在建（構(gòu)）筑物允許承受的范圍內(nèi)，當(dāng)天然地基不能滿足以上要求時(shí)，對天然地基進(jìn)行處理形成人工地基，保證其安全與正常使用。本文以“董家口某污水處理廠工程”為例淺談沿海地區(qū)地基處理在工程案例中的應(yīng)用。

2 工程案例

該污水處理廠項(xiàng)目包含粗格柵及提升泵房、細(xì)格柵及曝氣沉砂池、AAO生物反應(yīng)池、二沉池、深度處理（中間提升泵房、高效沉淀池、V型濾池、消毒接觸池）、鼓風(fēng)機(jī)房及加藥間、污泥脫水機(jī)房及儲(chǔ)泥池、變配電間及中控樓等主要建（構(gòu)）筑物。為滿足污水處理工藝的需要各建（構(gòu)）筑物的結(jié)構(gòu)形式、埋置深度等各不相同，因此采用的基礎(chǔ)形式也不相同。本文將介紹建（構(gòu)）筑物其因地質(zhì)條件、功能需要等不同而采用的不同地基處理形式。

2.1 工程地質(zhì)條件

污水處理廠的工程地質(zhì)條件依據(jù)《巖土工程勘察報(bào)告（詳勘勘察）》進(jìn)行。場地地質(zhì)資料摘錄如下：

①填土（Q4ml）：黃褐色-灰褐色，松散，稍濕，主要以砂狀、碎塊狀花崗巖風(fēng)化物和粘性土為主，局部地段底部存在少量淤泥，含碎石，粒徑普遍在100-300mm，局部回填較多塊石，最大粒徑不小于800mm。局部鉆探施工中有漏漿、跳鉆現(xiàn)象，回填年限小于5年，該層未經(jīng)壓實(shí)處理。層厚0.5-14m。

②淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（Q4m）：灰色-灰黑色，流塑，有腥臭味，高壓縮性，淤泥含量不均，約15%-30%。干強(qiáng)度與韌性低。層厚0.5-2m。

③粉質(zhì)粘土（Q4al+pl）：灰黃色-黃褐色，可塑-硬塑，刀切面較光滑，韌性中等、干強(qiáng)度中等，局部混中粗砂顆粒。層厚0-1m，承載力特征值fak=160KPa。

④全風(fēng)化花崗巖（γ53）：黃褐-肉紅色。中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。組織結(jié)構(gòu)基本破壞，但尚可辨認(rèn)，巖體完整程度為極破碎，巖石堅(jiān)硬程度為極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。該巖層遇水具有可軟化性、崩解性，開挖后有進(jìn)一步風(fēng)化的特征。層厚0-1.8m，承載力特征值fak=500KPa。

⑤強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（γ53）：黃褐色-肉紅色。中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，組織結(jié)構(gòu)大部分被破壞，礦物成分顯著變化，風(fēng)化裂隙很發(fā)育。巖芯呈砂狀、碎塊狀，干鉆不易鉆進(jìn)，巖芯采取率約70%。該巖層遇水易軟化、崩解，開挖后有進(jìn)一步風(fēng)化的特征。巖體完整程度為極破碎，巖石堅(jiān)硬程度為軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。層厚0-7.8m，承載力特征值fak=700KPa。

⑥中風(fēng)化花崗巖（γ53）：肉紅色，中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，結(jié)構(gòu)部分破壞，沿節(jié)理面有次生礦物，風(fēng)化裂隙發(fā)育。巖體切割成巖塊，巖芯呈塊狀、柱狀，巖芯采取率90%，RQD較差的。巖石堅(jiān)硬程度等級為較硬巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。開挖后有進(jìn)一步風(fēng)化的特征。最大揭露厚度15m，承載力特征值fak=2500KPa。

2.2 工程案例分析

污水處理廠自然地坪標(biāo)高1.000-12.000（本文中的高程均為1985國家高程），呈北高南低，局部因人工填土突出。設(shè)計(jì)地坪均為8.000，設(shè)計(jì)抗浮水位地下1.0m，絕對高程7.0m，地下水容重10KN/m3。

工程用地場區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜，自然地坪地形起伏較大，巖石層深淺不一，頂面坡度較大。場區(qū)內(nèi)建（構(gòu)）筑物的地基處理主要分為三類：粗格柵及提升泵房、消毒接觸池基礎(chǔ)埋深大，天然地基滿足承載力及變形要求，自身滿足抗浮要求，僅局部需進(jìn)行地基處理；AAO生物反應(yīng)池基礎(chǔ)埋深大，天然地基滿足承載力及變形要求，自身不滿足抗浮要求；細(xì)格柵及曝氣沉砂池、二沉池、中間提升泵房、高效沉淀池、V型濾池、鼓風(fēng)機(jī)房及加藥間、污泥脫水機(jī)房及儲(chǔ)泥池、變配電間及中控樓基礎(chǔ)埋深淺，天然地基為填土層或軟土，無法滿足承載力及變形要求。

粗格柵及提升泵房底板長18.9m，一側(cè)寬5.2m，一側(cè)寬8m?；A(chǔ)埋深12m；底板下底面標(biāo)高-4.0m。敞口無頂板，頂板上有吊車棚及懸挑排水渠道接細(xì)格柵。粗格柵與細(xì)格柵間設(shè)置變形縫，粗格柵及提升泵房自身滿足抗浮要求。底板下持力層為⑥中風(fēng)化花崗片麻巖，其未經(jīng)修正的地基承載力特征值為fak＝2500KPa。消毒接觸池底板長8.8m，寬8.8m。基礎(chǔ)埋深7.05m，底板下底面標(biāo)高0.95m。水池有頂板，頂板上部為單層建筑物加氯間，房間內(nèi)有儲(chǔ)藥罐和加藥設(shè)備。消毒接觸池底板距離持力層約2m采用C20混凝土換填至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

AAO生物反應(yīng)池底板長44.2m，寬36.9m，基礎(chǔ)埋深8.3m，底板下底面標(biāo)高-0.3m。敞口無頂板，底板下持力層為⑥中風(fēng)化花崗片麻巖，其未經(jīng)修正的地基承載力特征值為fak＝2500KPa。天然地基滿足承載力及變形要求，自身不滿足抗浮要求。對埋入地下水位以下的大面積敞開式構(gòu)筑物，必須考慮空池時(shí)的構(gòu)筑物抗浮問題。解決構(gòu)筑物抗浮的方法有很多：配重法：為了滿足抗浮要求，通常優(yōu)先采用壓重法，生物反應(yīng)池?zé)o頂板無法進(jìn)行覆土配重。底板下設(shè)置抗拔樁或抗拔錨桿：利用樁或錨桿與土的擠壓產(chǎn)生的摩擦力來承受底板上所受的浮托力。預(yù)制樁施工速度快，質(zhì)量容易保證，但是不易穿透較硬的巖基；鉆孔灌注樁抗浮機(jī)理同預(yù)制樁，不同之處在于本法是在現(xiàn)場成樁，造價(jià)與預(yù)制樁相當(dāng)，但其成樁質(zhì)量不如預(yù)制樁穩(wěn)定，大面積灌注樁造價(jià)成本較高；抗浮錨桿適用于巖石基礎(chǔ)，錨桿與巖石的摩擦力能很好的達(dá)到抗浮要求。根據(jù)以上比較，生物反應(yīng)池在天然基礎(chǔ)上進(jìn)行抗拔樁地基處理，以達(dá)到抗浮設(shè)計(jì)。

其他單體基礎(chǔ)埋深淺，天然地基為填土層，無法滿足承載力及變形要求，地基處理方式采用鉆孔灌注樁，處理相對簡單，本文將不在贅述。

3 結(jié)語

本文以“董家口某污水處理廠工程”為例淺談地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及沿海地區(qū)地基處理在工程案例中的應(yīng)用。