華城排澇泵站新舊場(chǎng)址比較

李佳文

(廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣州 510170)

?

華城排澇泵站新舊場(chǎng)址比較

李佳文

(廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣州 510170)

工程在實(shí)施過程當(dāng)中由于原泵址沿線房屋較密集，地質(zhì)條件復(fù)雜，施工難度較大，工程造價(jià)費(fèi)用增加，造成原定站址建站方案難以實(shí)施。華城排澇泵站原舊址拆除重建由于附近房屋密集，地質(zhì)條件復(fù)雜，施工難度較大，現(xiàn)將移址新選排澇泵站場(chǎng)址。通過新舊泵站的泵房、跨堤涵管、出水口段的工程地質(zhì)條件作相應(yīng)比較，綜合比較新場(chǎng)址地質(zhì)條件好，推薦選用新場(chǎng)址。

工程地質(zhì)；泵址；特性；地質(zhì)評(píng)價(jià)

1　概　述

華城排澇泵站位于五華縣華城鎮(zhèn)的五華河、潭下河、烏陂河三河交匯的澇區(qū)處，澇區(qū)總集雨面積9.0 km2。由于原排澇泵站年久失修，不能滿足正常的汛期排澇要求，為解決澇區(qū)澇災(zāi)嚴(yán)重問題，計(jì)劃原華城排澇泵站將原址拆除重建。擬建排澇泵站布置緊靠五華河防洪堤，泵站采用堤后式廠房，其縱軸線垂直于河道防洪堤，泵站采用正向進(jìn)、出水方式，依次布置前池、泵房、跨堤涵管及出水口段。工程等級(jí)為Ⅲ等，泵站主體及自排閘及別為3級(jí)，防洪標(biāo)準(zhǔn)按30 a一遇洪水設(shè)計(jì)。

但工程在實(shí)施過程當(dāng)中由于原泵址沿線房屋較密集，地質(zhì)條件復(fù)雜，施工難度較大，工程造價(jià)費(fèi)用增加，造成原定站址建站方案難以實(shí)施。為確保華城澇區(qū)整治工程的成效，有效解決華城澇區(qū)的內(nèi)澇問題，應(yīng)業(yè)主的要求，決定對(duì)華城排澇泵站場(chǎng)址進(jìn)行變更選址。新選場(chǎng)址位于原址緊靠五華河上游500 m處。

2　工程地質(zhì)概況

2.1地形地貌

區(qū)域范圍地貌主要為丘陵、山麓斜坡堆積地貌和山前平原。區(qū)域內(nèi)主要分布有兩大河流，一條為走向?yàn)楸蔽鳌蠔|向的五華河；另一條為走向西南～東北向的琴江河。區(qū)域地面高程在100～180 m，地表植被發(fā)育一般。

新舊泵站場(chǎng)址區(qū)主要位于山前沖積平原中，地面高程在112.9～114.1 m，地面高程在112.0～119.6 m，地勢(shì)較為平緩，泵站位置為河堤路，其中涵管段所跨五華河左岸堤頂高程為119.6 m，該段五華河河床底高程為106.5 m。

2.2巖土組成及特性

本次勘察分別在新舊泵站場(chǎng)址的泵房、跨堤涵管及出水口段相應(yīng)部位布置了鉆孔。(其中舊泵站場(chǎng)址布置機(jī)鉆孔11個(gè)，合計(jì)孔深238.7 m；新泵站場(chǎng)址布置機(jī)鉆孔9個(gè)，合計(jì)孔深180.5 m)根據(jù)地質(zhì)測(cè)繪、鉆孔揭露及各項(xiàng)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，新、舊泵址場(chǎng)區(qū)地層分述如下：

2.2.1第四系(Q)

1)①層素填土(Qs)：褐紅色、黃褐色，稍濕～濕，土質(zhì)主要為粉質(zhì)黏土，局部含砂礫、碎石，松散狀，本層分布普遍，揭露層厚3.1～6.8 m，平均層厚4.6 m，層頂高層113.3～118.7 m，層底高程110.2～114.5 m。中等壓縮性，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)為弱～中等透水性。

2)第四系沖積層(Qal)，按其土質(zhì)及砂質(zhì)顆粒成分分為4個(gè)工程地質(zhì)層：

②層粉質(zhì)黏土：褐黃色，可塑，黏性差，局部夾雜薄細(xì)砂層，揭露層厚1.3～6.3 m，平均層厚3.5 m，層頂高程107.9～114.5 m，層底高程105.1～110.3 m。呈中等壓縮性，極微透水性，承載力特征值為120～140kPa，其平均飽和快剪Cq=6.0kPa，φq=9°，摩擦系數(shù)約0.25～0.30。

③-1細(xì)砂層：灰褐色、灰色，飽和，松散～稍密，含泥質(zhì)5%～10%，該層各鉆孔內(nèi)均有有揭露，揭露層厚0.5～3.2 m，平均層厚2.1 m，層頂高程107.0～110.8 m，層底高程106.7～108.1 m。呈中等透水性。承載力特征值為160～180kPa，摩擦系數(shù)約0.40～0.45。

③-2中粗砂層：褐黃色、土黃色，飽和，稍密～中密，局部含礫砂、圓礫、卵石，含泥質(zhì)10%左右。該層在鉆孔中均有揭露，揭露層厚0.5～3.2 m，平均層厚2.6 m，層頂高層105.1～108.7 m，層底高程102.0～109.0 m。呈強(qiáng)透水性。承載力特征值為200～250kPa，摩擦系數(shù)約0.45～0.50。

③-3砂卵礫石層：灰色、灰白色，飽和，稍密～中密，卵礫含量40%～50%，粒徑1～6cm，磨圓度一般，分選性較差。該層在工程區(qū)普遍揭露，揭露厚度2.6～10.0 m，平均層厚6.5 m，層頂高程102.0～109.9 m，層底高程96.9～101.6 m。呈強(qiáng)透水性。承載力特征值為350～400kPa，摩擦系數(shù)約0.50～0.55。

2.2.2基巖(PZ1)

此次勘察中在新、舊場(chǎng)址泵房處所布置的鉆孔中有揭露，根據(jù)鉆孔揭露巖層的風(fēng)化程度不同，將該層分為V全風(fēng)化帶、IV強(qiáng)風(fēng)化帶，分述如下：

V全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖：硬塑狀態(tài)，巖芯呈土狀，質(zhì)軟，水浸散裂，原巖結(jié)構(gòu)可辨，鉆孔揭露層厚3.2 m，層底高程96.0 m。呈極微透水性。承載力特征值為200～250kPa，摩擦系數(shù)約0.35～0.40。

IV強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖：褐黃色，濕，巖芯呈散體狀，質(zhì)軟，手可掰斷，原巖結(jié)構(gòu)清晰，該層未揭穿，鉆孔揭露厚度8.2 m。承載力特征值為400～500kPa。

新、舊泵站場(chǎng)址各部位工程地質(zhì)條件分述見表1。

表1　新、舊泵站場(chǎng)址工程地質(zhì)條件

2.3水文地質(zhì)條件

場(chǎng)區(qū)地下水類型主要為松散層孔隙潛水。潛水層主要分布在河流沖洪積形成的砂層、卵石層中，水位受季節(jié)和天氣的影響較大，主要依靠五華河河水地下徑流及大氣降水補(bǔ)給，受季節(jié)降水的影響，地下水位與地表水密切相關(guān)，隨著地表水的變化而變化[1]。

為了解場(chǎng)區(qū)土層的透水性能，此次勘察中在新舊場(chǎng)址區(qū)鉆孔中共進(jìn)行注水試驗(yàn)5段，及結(jié)合室內(nèi)滲透試驗(yàn)成果，綜合統(tǒng)計(jì)各層土滲透性見表2。

表2　現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表　cm/s

3　舊場(chǎng)址工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

3.1泵站廠房工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查，原泵房基礎(chǔ)為人工砌筑的漿砌石平臺(tái)，地表均為人工填土，由于修筑年代過久，漿砌石平臺(tái)已開裂、損壞嚴(yán)重，砌石間水泥砂漿脫落，局部見有寬度約2cm的裂縫。擬建泵站位于原泵站附近位置，根據(jù)鉆探資料，泵站土層自上而下主要為人工填土，粉(砂)質(zhì)黏土，細(xì)砂，中粗砂，砂卵礫石，泥質(zhì)砂巖風(fēng)化層。

①層人工填土層：多為表層耕植土及渠道挖方段兩側(cè)堆土，土質(zhì)不均勻，未完成自重固結(jié)，不宜作為持力層；

②粉質(zhì)黏土層：承載力特征值建議為100kPa～120kPa，承載力相對(duì)較低，易沉降，故不宜作為持力層；

③-1層細(xì)砂層：承載力較低，且含泥質(zhì)，層面不穩(wěn)定，不宜作為持力層；

③-2層中粗砂層：承載力特征值建議為250 kPa ～300 kPa，厚度小，不宜作為持力層；

③-3層砂卵礫石層：承載力特征值為350 kPa～400 kPa，且厚度大，宜作為持力層；

V層全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層：為巖體表層泥質(zhì)風(fēng)化層，厚度較薄，承載力特征值為200 kPa～250 kPa；

IV層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖：巖體承載力相對(duì)較高，承載力特征值建議為400kPa～500kPa，可作為樁端持力層；

由于擬建泵站為小型輸水泵站，對(duì)地基承載力的要求相對(duì)較低，綜合考慮建議擬建泵站地基加密處理，可采用換土墊層處理或旋噴樁處理；同時(shí)采用預(yù)制樁以③-3砂卵礫石層作為樁端持力層。

3.2跨堤涵管工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

該段堤頂高程為118.8 m，堤身填土層厚4.8 m，由于該段涵管穿堤段考慮涵管離堤頂較深(最深達(dá)9.6 m)，同時(shí)堤頂公路為區(qū)內(nèi)的主要交通要道，日常行車量較大，堤內(nèi)房屋密集(離最近管線距離2.5 m)建議采用頂管施工方式。

3.3出水口段工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

舊泵站出水涵閘、消力池地基主要為③-1細(xì)砂層和③-2中粗砂層，其抗沖能力差，易發(fā)生滲透破壞，建議對(duì)砂層進(jìn)行加密處理，可采用換土墊層或旋噴樁地基處理，在滲流出水口處設(shè)置濾層，消力池設(shè)排水孔，為防止五華河塌岸對(duì)消力池影響，建議消力池出水口設(shè)置防沖墻。漿砌石護(hù)坦可采用③-3砂卵礫石層為天然地基持力層。兩側(cè)修重力式擋墻護(hù)岸[2]。

4　新場(chǎng)址工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

4.1泵房工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

新場(chǎng)址泵站廠房位置現(xiàn)為水田，地面高程約114.8 m，地勢(shì)較為平整，泵房土層自上而下主要為，粉土、黏土，中粗砂，砂卵礫石，泥質(zhì)砂巖風(fēng)化層等。

②黏土層：承載力特征值建議為120kPa～140kPa，可作為天然地基持力層；

③-2層中粗砂層：頂面埋深4.9～6.3 m，不宜作為天然地基持力層，承載力特征值建議為250 kPa ～300 kPa；

③-3層砂卵礫石層：頂面埋深4.9～6.3 m，可作為樁基持力層，承載力特征值為350 kPa～400 kPa；

V層全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層：頂面埋深13.7～14.9 m，可作為樁基持力層，預(yù)制樁端阻力特征值建議為qpa=2000～2500kPa；

IV層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖：可作為樁基持力層，預(yù)制樁端阻力特征值建議為qpa=3000～3500kPa；

考慮泵站廠房對(duì)地基承載力的要求相對(duì)較低，綜合考慮新場(chǎng)址泵房地基采用樁下條形基礎(chǔ)或十字交叉梁基礎(chǔ)，同時(shí)采用預(yù)制樁以③-3砂卵礫石層作為樁端持力層也是可行的。

4.2跨堤涵管工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

該段堤頂高程為119.3 m，堤身填土層厚4.8 m，涵管兩端地勢(shì)較低，涵管埋深較淺，涵管附近主要為耕地，地下水位較低，根據(jù)涵管與鄰房和道路較近的情況，建議采用拉森鋼板樁支護(hù)；建議該段涵管采用鉆(沖)孔樁加內(nèi)支撐支護(hù)。

4.3出水口段工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

出水口閘底高程110.0 m至河床底高程106.40 m相對(duì)高差3.60 m，坡角約30度。基礎(chǔ)置于②粉土層，建議涵管出水口設(shè)置防沖墻，出水口采取必要的消能防沖設(shè)施。

5　新、舊泵站場(chǎng)址比較

工程部位舊泵站場(chǎng)址新泵站場(chǎng)址新、舊場(chǎng)址對(duì)比泵房建議擬建泵站地基加密處理，可采用換土墊層處理或旋噴樁處理；同時(shí)采用預(yù)制樁以③-3砂卵礫石層作為樁端持力層。 建議泵站地基采用樁下條形基礎(chǔ)或十字交叉梁基礎(chǔ)，同時(shí)采用預(yù)制樁以③-3砂卵礫石層作為樁端持力層。 新、舊泵站泵房?jī)蓤?chǎng)址地質(zhì)條件相差不大，但考慮如在舊場(chǎng)址應(yīng)拆除原舊泵房基礎(chǔ)才能進(jìn)行泵房基礎(chǔ)處理。

跨堤涵管堤內(nèi)房屋密集(離最近管線距離2.5 m)建議采用頂管施工方式。 根據(jù)涵管與鄰房和道路較近的情況，建議采用拉森鋼板樁支護(hù)；建議該段涵管采用鉆(沖)孔樁加內(nèi)支撐支護(hù)或新、舊泵站場(chǎng)址跨堤段地質(zhì)條件相差無異，但舊場(chǎng)址緊臨民房，該段施工需采用頂管施工方式，相對(duì)于其它支護(hù)方式費(fèi)用較高。

出水口段建議對(duì)砂層進(jìn)行加密處理，漿砌石護(hù)坦可采用③-3砂卵礫石層為天然地基持力層。兩側(cè)修重力式擋墻護(hù)岸。 基礎(chǔ)置于②粉質(zhì)黏土層，建議涵管出水口設(shè)置防沖墻，出水口采取必要的消能防沖設(shè)施。 新泵站場(chǎng)址出水口段位置為河道一級(jí)階地，地勢(shì)較緩，地層為②粉質(zhì)黏土層，只需作防沖處理。相對(duì)于舊泵站場(chǎng)址出水口段直接與河水相切割，且地層為③-2中粗砂層，抗沖能力差，需進(jìn)行加密處理。

通過對(duì)華城泵站新、舊場(chǎng)址的工程地質(zhì)勘察，分別對(duì)兩個(gè)場(chǎng)址的泵房、跨堤涵管段及出水口段的工程地質(zhì)條件進(jìn)行逐一分析比較，見表3。

表3　新舊泵站場(chǎng)址工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)評(píng)

綜合以上對(duì)比，舊場(chǎng)址泵房基礎(chǔ)應(yīng)拆除原舊泵房基礎(chǔ)；跨堤涵管段舊場(chǎng)址采用頂管支護(hù)費(fèi)用較高；舊場(chǎng)址出水口段基礎(chǔ)需進(jìn)行加密處理。推薦選用新選泵站場(chǎng)址。

該工程選用新泵站場(chǎng)址在通過水利廳審查后，工程正處理施工階段，目前施工進(jìn)展順利。

[1]袁堯,劉超.蟻群算法在泵站單機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行中的應(yīng)用[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2013(01)：32-34.

[2]尹富榮.大型組合泵站的一體化設(shè)計(jì)[J].中國(guó)給水排水，2003(03)：56-58.

1007-7596(2016)06-0087-04

2016-05-24

李佳文(1979-)，男，廣東興寧人，工程師，研究方向?yàn)樗姽こ痰刭|(zhì)。

TV675

B