多種原位測試技術(shù)在南沖電排站軟土地基勘察中的應(yīng)用

韓 濤

(江門市科禹水利規(guī)劃設(shè)計咨詢有限公司，廣東 江門 529000)

1 工程背景

新建南沖電排站工程位于現(xiàn)有南沖水閘右岸的池塘上，屬于江海區(qū)城市防洪工程禮西圍堤段，地處廣東省江門市江海區(qū)禮樂鎮(zhèn)禮西大圍南沖水閘旁。禮西圍為3級堤防，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，電排站工程設(shè)計排水流量為35 m3/s，實際裝機(jī)排水流量為36.66 m3/s，水閘最大過閘流量為62.68 m3/s，裝容量為2400 kW。

由于新建電排站站址是選在進(jìn)閘公路與魚塘之間，堤外是江門水道的支流河涌，堤內(nèi)空地原為魚塘，后回填黏土夾碎石，地勢平坦，地面高程多在0.4～1.2 m之間，且地基土層屬于軟弱土，土層厚度普遍>10 m，場地內(nèi)巖土條件復(fù)雜、地基總體工程地質(zhì)條件較差?？紤]到工程區(qū)的設(shè)計地震加速度為0.10 g(設(shè)計烈度為7度)，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較差，在強震作用下，軟土可能出現(xiàn)“震陷”反應(yīng)，導(dǎo)致地基出現(xiàn)沉降、變形、失穩(wěn)等安全問題。為此，查清新建電排站場地內(nèi)軟土分布情況及土質(zhì)特性工作已刻不容緩。

2 試驗方法

本次鉆探設(shè)備采用三臺(套)XY-100型鉆機(jī)，配備標(biāo)貫儀、取土器、秒表和水位儀等。在南沖電排站擬定站址區(qū)內(nèi)沿泵房、排水涵線、出口控制閘門布置縱剖面，間距20～40 m、呈網(wǎng)格狀布置25個鉆孔，每個都鉆孔穿淤泥層，進(jìn)入持力層3 m，再采用薄壁取土器采取原狀土樣進(jìn)行試驗[1-2]。根據(jù)《水閘與泵站工程地質(zhì)勘察規(guī)范》(SL 704—2015)、《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50123—2019)相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合南沖電排站新建工程場地內(nèi)地基軟土情況，本次采用了室內(nèi)巖土試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、十字板剪切試驗以及雙橋靜力觸探試驗等多種試驗方法。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 室內(nèi)試驗結(jié)果

本次室內(nèi)試驗取原狀淤泥、淤泥質(zhì)土樣108份進(jìn)行室內(nèi)土工試驗，本次試驗的軟土物理力學(xué)性質(zhì)具體參數(shù)，如表1所示，室內(nèi)試驗成果如表2、表3所示。

表1 地基巖土層土工試驗物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計成果

表2 地基淤泥層土工試驗強度指標(biāo)統(tǒng)計成果

表3 淤泥層土工試驗壓縮固結(jié)指標(biāo)統(tǒng)計成果

3.2 原位試驗結(jié)果

3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗

為了確定南沖電排站新建工程地基承載力，本次利用穿心錘貫入土中231次，各個土層標(biāo)貫試驗具體如表4所示。

表4 南沖電排站各土層地基承載力試驗結(jié)果

從表4標(biāo)貫試驗結(jié)果可以看出，填筑土力學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，淤泥力學(xué)性質(zhì)差，兩者未經(jīng)處理不宜作為建筑物基礎(chǔ)持力層；中砂、礫砂、卵礫石、殘積土，以及強風(fēng)化粉砂巖雖有一定的承載能力，但埋藏深，只能作為本工程建筑物基礎(chǔ)持力層；弱風(fēng)化粉砂巖：承載能力較好，埋深大，可作為建筑物樁基礎(chǔ)持力層。

3.2.2 十字板剪切試驗

本工程十字板剪切試驗包括填筑土、淤泥、中砂、礫砂、卵礫石，以及殘積土層，其中以淤泥層為重點，本次共試驗49孔，根據(jù)試驗孔情況，各土層的試驗結(jié)果見表5，地基淤泥層抗剪強度見表6。

表5 南沖電排站各土層抗剪強度試驗結(jié)果

表6 南沖電排站地基淤泥抗剪強度試驗結(jié)果

從表6試驗結(jié)果可以看出，站址內(nèi)淤泥層厚度大、分布廣，且都埋藏深，經(jīng)十字版剪切試驗，南沖電排站淤泥層抗剪強度在12.6～38.7 kPa，平均值19.12 kPa。

3.2.3 雙橋靜力觸探試驗

本工程靜力觸探試驗采用雙橋探頭，共在3個孔號進(jìn)行試驗，試驗結(jié)果如表7所示。

表7 南沖電排站軟土層靜力觸探試驗成果

4 軟土地質(zhì)評價及處理建議

根據(jù)上述各土層現(xiàn)場試驗結(jié)果可以看出，南沖電排站地基軟土層厚度大，分布廣，且呈流塑狀態(tài)，力學(xué)性質(zhì)差，屬高壓縮性、低強度土層，承載能力低，未經(jīng)處理不宜作為建筑物基礎(chǔ)持力層，作為下臥層應(yīng)驗算其穩(wěn)定性。為此，建議泵房區(qū)和擋潮閘部位采用剛性樁處理地基，樁端深入到強風(fēng)化巖內(nèi)；泵房區(qū)外的空地下伏厚層淤泥，建議壓力涵管采用箱涵接出，為防止壓力涵因不均勻沉降出現(xiàn)彎折，應(yīng)采取措施平衡各段沉降；連接堤段填土可能沉陷變形，建議打排水板或堆載預(yù)壓，也可采用水泥土攪拌樁復(fù)合地基進(jìn)行處理；靠近水閘的部位，建議施工開挖，邊坡采用雙排鋼板樁進(jìn)行支護(hù)。通過對軟土地基進(jìn)行加固處理，提高地基承載能力與整體穩(wěn)定性[3]。

5 結(jié) 論

南沖電排站場內(nèi)地基軟土層厚、分布廣、孔隙比大，透水性差，若在軟土地基上施工，會對工程的施工質(zhì)量及進(jìn)度產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。為了確保南沖電排站的施工質(zhì)量及安全，通過對場內(nèi)地基軟土層進(jìn)行多種原位測試，根據(jù)試驗結(jié)果得知，軟土物理力學(xué)性質(zhì)差，地基承載力不足、穩(wěn)定性差，淤泥層抗剪強度低，建議采取有效的措施處理地基，以消除地基的不良影響，提高地基承載力，確保工程的施工質(zhì)量。