五河泵站站基工程地質(zhì)特性及基礎(chǔ)處理措施

王 雷

一、概述

五河泵站是洪澤湖抬高蓄水位影響處理工程重要組成部分，同時在淮水北調(diào)工程中也具有舉足輕重的地位。站址位于五河縣城南約4km，淮北大堤內(nèi)側(cè)的東凌莊南。場地上部地層主要為第四系沖洪積層，由于水流復(fù)雜多變，沉積環(huán)境在時間與空間上變化較大，沉積物土性極不均勻，多為粉質(zhì)壤土、砂壤土、粉細(xì)砂等土層，又常常出現(xiàn)互相摻雜、交叉、互層等復(fù)雜情況。它們多呈軟塑狀或流塑狀，承載力極低，厚度可深達(dá)十幾米乃至更深，其特點是高含水量、大孔隙比、高壓縮性、低強(qiáng)度等。

二、地層巖性

1-1 層（Q4al）：淤泥，灰黑色，軟～流塑，含腐殖物，在進(jìn)水池內(nèi)主要為淤泥及少量塊石等組成，防洪閘出口及淮河河道內(nèi)主要為淤泥及沖淤泥砂等，層厚 0.60～1.60m，層底高程13.74～9.60m。

1層（Q4al）：中、重粉質(zhì)壤土夾砂壤土，局部互層狀，灰黃、灰色，軟塑/松散，表層1～2m可塑狀，下部軟塑，屬中等偏高壓縮性土。層厚1.00～7.90m，層底高程10.51～7.60m。

2層（Q4al）：淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土夾薄層輕粉質(zhì)壤土～砂壤土，局部互層狀，灰色，軟塑/松散，含腐殖物及螺絲、貝殼，屬高壓縮性土。層厚3.40～6.30m，層底高程5.96～3.00m。

3層（Q4al）：重、中粉質(zhì)壤土，下部以中、輕粉質(zhì)壤土為主，灰綠、灰黃色，硬可～軟可塑，上部1～2m硬可塑，下部軟可塑。屬中等偏高壓縮性土。層厚2.00～4.00m，層底高程1.71～-0.48m。

4層（Q4al）：淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土夾輕～砂壤土，局部為互層狀，灰色，軟塑/稍密，屬高壓縮性土。層厚5.50～9.50m，層底高程-5.30～-7.79m。

5層（Q3al）：重粉質(zhì)壤土，灰色，軟可塑，局部硬可塑，底部夾大量螺類貝殼等，屬中等偏高壓縮性土。層厚1.40～5.10m，層底高程-8.40～-11.11m。

6層（Q3al）：細(xì)砂，下部為中砂，灰色，中～密實，上部2～3m夾薄層壤土，稍密，局部孔揭露有10～15cm砂礓石，屬中等壓縮性土。未揭穿，揭露最大厚度37.1m，相應(yīng)底高程-46.66m。

三、工程區(qū)水文地質(zhì)條件

根據(jù)本次試驗資料和鉆探資料，在地面以下63m內(nèi)勘探深度范圍內(nèi)，地下水類型為松散類孔隙水，根據(jù)地層巖性和含水層特征可劃分出三層含水層和二層隔水層，其中第一含水層為潛水，第二含水層為弱承壓水、第三含水層為承壓水，地層結(jié)構(gòu)如圖1。分層敘述如下：

第一含水層由1層中、重粉質(zhì)壤土夾砂壤土和2層淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土夾輕～砂壤土組成，厚約10～12.0m左右，該層為第四系沖、洪積快速堆積物，結(jié)構(gòu)松散，含水類型為孔隙型潛水，主要以大氣降水和河、溝塘水補(bǔ)給為主；

第一隔水層為微透水3層重、中粉質(zhì)壤土，厚度2.0～4.0m，微透水性，分布廣泛，是一良好隔水層。

第二含水層由3層和4層交接部位輕粉質(zhì)壤土～砂壤土和4層中夾的薄層砂壤土組成，弱～中等透水，含水類型為弱承壓水，具弱承壓性，主要以淮河水補(bǔ)給為主；

第二隔水層為弱透水的5層重粉質(zhì)壤土，厚度1.4～5.1m，為相對隔水層。

第三含水層為6層細(xì)砂～中砂，頂部夾輕粉質(zhì)壤土～砂壤土薄層，中等透水，含水類型為承壓水，具承壓性。

在上述含水層中與工程較密切的為第一層含水層、第二層含水層，由于1層重、中粉質(zhì)壤土、2層淤泥質(zhì)重粉質(zhì)壤土土中夾有砂壤土薄層，厚薄不均，局部可達(dá)0.5～0.7m，在施工中可能出現(xiàn)少量的管涌和流沙現(xiàn)象，一般稍加處理即可解決；第三層含水層埋藏較深。

四、地基土工程地質(zhì)特性

五河泵站上部軟土層較厚，其工程地質(zhì)特性見表1。

由表1知：工程區(qū)上部軟土層是具有流塑～軟塑性的（淤泥質(zhì)）粉質(zhì)壤土。土層內(nèi)巖土工程性質(zhì)差異明顯，系非均勻沉積的土層。總的來說具有含水量高、孔隨比大、壓縮性高、強(qiáng)度低、變異性大和靈敏度高等不良工程地質(zhì)特點。該類軟弱土的變形通常表現(xiàn)為沉降大而不均勻的特點。施工中瞬時沉降量大，速度快、差異性顯著，尤其是快速加荷施工的后期和竣工后的一段時間更為明顯。淤泥質(zhì)土層厚薄不均，局部存在的飽水砂性土透鏡體或薄層，與周圍的附加應(yīng)力明顯不同。它是地基土不均勻變形的物質(zhì)基礎(chǔ)，加之高靈敏度增加了施工過程中保存持力層結(jié)構(gòu)的難度。這一切均使地基土承荷時呈現(xiàn)出壓縮性不均一、附加應(yīng)力不同，從而導(dǎo)致地面建筑物不均勻沉降和破壞現(xiàn)象的發(fā)生。

表1 站址區(qū)上部軟土工程地質(zhì)特性

綜上所述，五河泵站地基土具有不良工程地質(zhì)性質(zhì)的根本原因主要為：

（1）（淤坭質(zhì)）壤土層的不均勻性，土層分布、厚薄不均勻，壓縮性不一樣，附加應(yīng)力不同。

（2）土中存在大量結(jié)合水且分布不均，如淤泥質(zhì)土中的砂性土透鏡體是結(jié)合水和粒間自由水并存的含水體，是土層不均勻蠕變的物質(zhì)基礎(chǔ)。

（3）土層經(jīng)歷的前期固結(jié)壓力小，固結(jié)壓密歷時短，原始結(jié)構(gòu)連結(jié)強(qiáng)度低。

五、基礎(chǔ)處理措施

擬建站區(qū)軟土工程地質(zhì)條件差，強(qiáng)度低，屬于高壓縮性土，在外部荷載作用下，地基將會有較大沉降變形。同時由于軟土具有流變性，除了固結(jié)應(yīng)力引起的固結(jié)變形之外，在剪應(yīng)力作用下，土體處于長期變形過程中，沉降穩(wěn)定的歷史比較長。不經(jīng)過處理基本不能滿足實際工程需要。

根據(jù)設(shè)計報告知五河站基礎(chǔ)底板主要坐落于3層重、中粉質(zhì)壤土上，該層地基承載力為130kPa，由于泵房、翼墻基地應(yīng)力均大于天然地基承載力，地基需加固處理。地基加固措施采用水泥粉體噴射攪拌樁和鉆孔灌注樁比較選用。粉噴樁方案造價較省，但長度大于10m以上的樁施工質(zhì)量難以保證，一些實驗參數(shù)與實際相差較大；灌注樁雖然造價稍高，但成樁質(zhì)量好，可靠性強(qiáng)。由于五河站泵房樁基長度較長，故其地基加固措施采用鋼筋混凝土灌注樁，其余部分采用水泥粉體噴射攪拌樁。經(jīng)過處理后，灌注樁單樁豎向承載力設(shè)計值為1896kN，翼墻處復(fù)合地基承載力為216.50kPa，泵房最大沉降量為0.228m，最小沉降量為0.125m，沉降差為0.103m，均滿足設(shè)計要求。

六、結(jié)論

安徽省沿淮堤防涉及新建、擴(kuò)建的建筑物較多，五河泵站地基土土層在淮河中下游河漫灘中普遍分布，其不良工程地質(zhì)特性在沿淮河漫灘中具有其共性，研究其工程地質(zhì)特性以及產(chǎn)生這些不良工程地質(zhì)特性的根本原因，不僅能為建筑物地基處理提供優(yōu)選方案，而且對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工方案優(yōu)化同樣起到關(guān)鍵作用