某泵站工程地質條件分析與評價

張啟兵（安徽省水利水電勘測設計院勘測分院，安徽　蚌埠　233000）

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某泵站工程地質條件分析與評價

張啟兵（安徽省水利水電勘測設計院勘測分院，安徽蚌埠233000）

某泵站為大（2）型工程，可研及初設階段分別對其進行工程地質勘察，施工圖階段根據發現的問題進一步補充了勘察工作。站址地質條件較為復雜，分布有古河槽，內有軟土，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，應根據底板埋深有針對性地進行工程地質條件分析與評價。本文主要是對該工程的勘察情況作了簡介，并分別對各建筑物進行工程地質分析與評價。

工程勘察；工程地質條件；工程地質問題；基坑穩定

1　工程概況

擬建泵站設計抽排灌量150m3/s，總裝機9600kW，工程等別為Ⅱ等，為大（2）型工程。擬建泵站由進水閘、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，次要建筑物為3級。工程區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，堤頂高程26.3～27.9m。南側二級平臺高程20.0～20.5m，南側湖底高程15.7～16.5m；北側二級平臺高程22.1～23.5m，北側河底高程15.8～16.8m。（本文高程系統采用1985國家高程基準）

2　勘察工作概況

該項目2008～2009年實施了可研階段勘探，2014年在可研階段勘察工作的基礎上繼續實施了初設階段勘察工作，在泵房軸線、進水閘、出水管道、出水池、防洪閘及上下游引渠處分別布置勘探孔。泵站基坑在開挖過程中，進水閘基坑外側原有塘底淤泥質土不斷向基坑側蠕變滑動；另外由于翼墻及進水閘部位設計擬用鉆孔灌注樁進行加固處理，需補充查明前池翼墻及進水閘基礎范圍內軟土深度及下伏基巖的分布情況，為此2016年1月和3月份先后進行了補充勘察工作。

3　地質構造與地震

本區構造單元屬中朝準地臺華北坳陷區內，從構造體系看，處于新華夏系第二沉降帶與秦嶺緯向構造帶的復合部位，并受淮陽山字型構造影響。區內分布有東西走向劉府深斷裂和洞山逆掩斷層，淮河地震構造變形帶（Il）沿淮河走向穿過本區，在淮河下游省界附近與郯—廬構造變形帶（Ⅲl）和郯一廬西支構造變形帶（Ⅲ2）交會。

近代地震多發生在郯廬斷裂帶內或斷層構造帶交會處附近，工程區內部分地段有發生6級以上地震的構造條件。根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2001），工程區地震動峰值加速度為0.10g，相應地震基本烈度為Ⅶ度。

4　工程地質條件

工程區河流沖積平面向低山過渡地段，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層重粉質壤土）：棕黃、灰黑色，可塑～硬塑，濕，含鐵錳質結核。該層未揭穿，局部分布。

④1層全風化砂巖（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層強風化砂巖（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，呈堅硬土狀，失水易干裂，遇水易崩解。

⑤2層強風化砂巖、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“典型工程地質剖面圖”（圖1）。

圖1　擬建泵站典型工程地質剖面圖

各土層主要物理力學性指標推薦值見表1。

5　水文地質條件

場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給，枯水期地下水補給河水。

孔隙承壓水主要賦存于下部白堊系全風化砂巖和二疊系全風化砂巖中，主要接受大氣降水和地表水通過孔隙潛水越流補給。

表1　擬建泵站各土層指標推薦值表

基巖裂隙水主要賦存于下部強風化～微風化砂巖 （泥巖）中，地下水富水程度受節理裂隙發育規模、連通性制約，其存儲空間有限，活動相對較緩。

根據試驗成果分析，人工填土局部較為松散，風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。

場地地下水對混凝土具SO42-型強腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中鋼筋具弱腐蝕性，對鋼結構具中等腐蝕性，湖水對混凝土及鋼筋混凝土結構中鋼筋無腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性。

6　工程地質條件分析與評價

6.1進水閘

進水閘底板位于①層軟土中，建議采用換土墊層法、粉噴樁或鉆孔灌注樁進行地基處理，但需注意根據下伏基巖起伏及風化情況選擇合適的樁長。

6.2前池

前池前半段底板位于淤泥質重粉壤土、粉質壤土夾礫石、全～強風化泥巖（砂巖）中，對于淤泥質重粉質壤土、粉質壤土夾礫石，可挖除換填；對于全～強風化泥巖（砂巖），其強度高，可作為底板持力層；前池后半段底板位于中等風化砂巖 （泥質）中，其強度高，可作為底板持力層。

左側、右側翼墻建基面部分位于①層軟土中，需進行地基處理；部分位于砂巖（泥質）風化層中，其強度高，可作為底板持力層。

6.4泵房

泵房進口段及流道基礎大部分位于⑤3～4中等～微風化砂巖（泥巖）中，僅左側泵房局部基礎位于強風化層中，泵房出口側底板位于⑤1～2全～強風化砂巖（泥巖）中，上述地層強度較高，承載力滿足要求，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，需進行地基處理，由于建基面下人工填土及淤泥質重粉質壤土厚度均較薄，約1.5～3.0m，可采取換填處理。

7　主要工程地質問題

7.1場地和地基的地震效應評價

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2001），工程區地震動峰值加速度為0.10g，相應地震基本烈度為Ⅶ度。由于站址不存在粉砂性土，不必進行地震液化處理。

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，需進行地基加固處理，若采用鉆孔灌注樁或粉噴樁，推薦設計參數如表2。

表2　粉噴樁及鉆孔灌注樁參數建議值

7.3翼墻穩定問題

本工程左側翼墻及右側翼墻進水閘段分布深厚①層軟弱土，需進行地基處理。前池翼墻最高處達14.60m，加上墻后填土產生的主動土壓力較大，翼墻存在抗滑、抗傾覆穩定問題，建議采用鉆孔灌注樁進行支護，但需根據下伏基巖起伏及風化情況選擇經濟合適的樁長。

7.4基坑穩定問題

本工程基坑深淺不一，最深處達10m左右，基坑邊坡土層存在軟弱土層，存在邊坡穩定問題?；臃牌麻_挖時，需采取合適的坡比，不宜陡于1：3.0。

在前池及進水閘處由于外湖側修筑施工圍堰，受堆載影響且往外湖側淤泥質軟土較厚，最厚處超過10m。堰基土層易產生蠕變滑動，向基坑側推移，致使進水閘的基坑無法成形。值得注意的是基坑附近國道堤腳邊坡多次出現滑坡，建議采取一定的支護措施，可采用灌注樁加固處理。另外基坑至圍堰范圍內泥巖失水易干裂，遇水易崩解，開挖基坑后應盡快施工，并采取降排水及隔水措施。

張啟兵（1977-），男，高級工程師，本科，主要從事水利水電工程勘察工作。

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2016-6-20