湖北省應城市供水工程施工中存在的主要工程地質問題及相應措施

徐久紅（湖北省水利水電規劃勘測設計院，湖北武漢430064）

湖北省應城市供水工程施工中存在的主要工程地質問題及相應措施

徐久紅（湖北省水利水電規劃勘測設計院，湖北武漢430064）

應城市城市供水漢江飲用水工程，是在漢江漢川崔家灣新建一級提水泵站，由南東向北西方向通過44.385km雙線管道輸水至應城市。目前工程正處于全面施工階段，主要存在基坑開挖、軟土地基承載及基坑底板抗滲，管道地基穩定及變形問題等一些地質問題，針對上述問題提出合理有效的施工處理措施，為今后類似地質工程提供借鑒。

應城市城市供水；施工地質；處理措施

引言

應城市城市供水漢江飲用水工程[1]現已進入施工階段中后期。該工程是在漢江漢川崔家灣新建一級提水泵站（漢右樁號105+800，20萬t/d）提水，由南東向北西方向通過44.385km雙線管道輸水至應城市二水廠。工程主要是解決應城市規劃范圍內生產生活缺水問題。工程多年平均取水量0.377億m3；引水設計流量2.55m3/s；工程多年平均取水量0.377億m3；引水設計流量2.55m3/s；為Ⅲ等中型工程。

1 工程建設內容

（1）取水樞紐：取水樞紐布置在漢川市漢江左岸分水泵站上游側約500m處，對應漢江干堤樁號為左105+800m。取水樞紐建筑物主要由取水頭部、崔家灣防洪閘、穿堤頂管、崔家灣提水泵站等組成。

（2）輸水管線：輸水管線起始于崔家灣提水泵站出后輸水管，沿分水泵站進水渠、雙豐渠，內側布置，跨越南支河，之后沿著西干渠右岸堤內側布置，跨越北支河，穿韓集鄉、天鵝鎮，穿越漢北河，沿應天公路穿越滬蓉高速，直至應城市自來水二廠。輸水管線平面總長度為 44.385km，直徑選擇為DN1200mm，埋深不小于1.20，采用離心球墨鑄鐵管和鋼管作為管材。

2 前期地勘報告中涉及的主要工程地質問題有

（1）管線區存在的主要工程地質問題為：基坑開挖臨時邊坡穩定問題及管道軟基穩定及變形問題。

（2）取水口泵房、防洪閘及進水管道區，主要存在基坑開挖邊坡穩定問題、軟土地基承載穩定問題及基坑底板抗滲穩定問題。

（3）頂管區主要存在兩端施工井開挖邊坡穩定問題；倒虹管區主要存在基坑開挖邊坡穩定問題及管道軟基穩定及變形問題。[2]

3 現施工中存在的主要工程地質問題及采取的相應措施

3.1 取水口樞紐

取水樞紐布置在漢川市漢江左岸分水泵站上游側約750m處，對應漢江干堤樁號為左105+800m。取水樞紐建筑物主要由取水頭部、崔家灣防洪閘、穿堤頂管、崔家灣提水泵站等組成。

3.1.1 取水管頭部

取水管頭部位于漢江左岸外灘，緊鄰江水，取水頭部底板高程15.1m。地勢自漢江左堤至江岸呈降低之勢，地形起伏。場區沉積物受漢江沖積控制，具明顯二元結構，主要沉積物為第四系沖積砂壤土、壤土、粘土等，厚度大于10m，下伏細砂層。因本建筑物緊鄰江水，實測地下水位與漢江水位基本一致，隨漢江水位漲落而變化。

采取的措施是：采用預制管樁施工，可克服水位過高及各種流沙，但今后安放進水鋼管開挖時，采用明挖法敷設，其開挖深度范圍內土層為松散的砂壤土、可塑的粘土及壤土，放坡開挖與相應支護相結合施工。

3.1.2 防洪閘

防洪閘閘室結合頂管工作井布置在漢江干堤外側26.55～27.73m高程的平臺上，采用沉井施工（如圖1），為豎井結構，內直徑為14.0m，壁厚1.5m，井高16.60m，底板厚1.50m。閘室與外江主河道（深層取水）通過埋設鋼管連接取水。為消除明挖對漢江干堤的影響，且為防止基坑突涌。采取的措施是：采用深層粉噴攪拌樁，使沉井部位不致涌水涌沙。但沉井施工仍然存在不均勻沉降及底部涌水問題，故存在糾偏及應對底部及時抽水事實。

圖1 漢江外灘沉井施工

3.1.3 穿漢江干堤頂管工程

穿漢江干堤頂管工程兩端工作井、接收井布置于堤外防洪閘沉井和堤內泵房內，頂管底板高程15.2m。頂管穿過土層主要為粘土、壤土層，頂管在頂進施工過程中，為防止對堤身土層的擾動，采取的措施是：對頂管處采用固結灌漿處理，同時加強周圍土體變形對堤身的變形監測。

3.1.4 泵房區工程

泵房區由進水前池、取水泵房、出口閥室三部分組成，位于堤內土地廟村，距堤腳直線距離約100m。場區土層為漢江沖積堆積，主要沉積物為第四系沖積砂壤土、壤土、粘土、壤土夾砂等，厚度15.8～17.7m，粘性土底板高程7.90～9.06m，下伏細砂層，厚度大于29.6m。

（1）基坑開挖邊坡

堤內泵房底板高程 8.81～11.37m，基坑開挖邊坡坡高13.43～18.29m，開挖深度范圍內土層為可塑的粘土、壤土及松散的砂壤土，開挖邊坡存在不穩（如圖2）。采取的措施是：邊坡在施工中進行分級開挖，各級之間留有不低于3m寬的平臺。另外在坡上打相應工字鋼支護。臨時開挖坡比取1：2，坡高大于5m。

（2）地基土承載穩定問題

泵房基礎位于壤土和壤土夾砂層，壤土夾砂承載力特征值為100kPa，壤土承載力特征值為150kPa，兩類土體力學性質有差異，基礎存在不均勻沉降問題，采取的措施是：換填一定厚度的碎石土，以求提高地基土層的承載能力，另外增加墊層的厚度。

（3）基坑滲水問題

開挖基坑頂部存在厚1.1～3.8m透水的砂壤土夾粉砂含水層，含水層中的潛水會向基坑產生滲水。因坑口大，環周邊滲水帶較長，存在一定的滲水量，對施工產生影響。采取的措施是：在基坑邊坡上的砂壤土層底部壤土、粘土層上挖一排水溝，進行集水抽排。且在基坑下部邊坡上打一圈輕型井點降水截滲。

（4）泵房基坑突涌與抗浮穩定問題

基坑底板位于壤土夾砂層，下部為細砂層。因外江水位高于基坑作業面，且底板地基土為細砂，存在的承壓水，水量豐富，滲透系數為5.63×10-3～9.26×10-3cm/s，場區承壓水水頭8.5～11.6m，泵房區及進水前池基坑下部粘性土蓋層厚度為分別為3.4m、0.9m，下部砂層承壓水產生的頂托力大于蓋層自重，產生基坑突涌（如圖3）。采取的措施是：在基坑四周打了19個300cm口徑反濾抽水井，加大周圍井點降水，采取管井井點降低承壓水水頭，以充分保障基坑降水。同時，在基坑底部再打了2口反濾抽水井，加上明抽，基坑涌水量減少，能保證施工。另外，泵房基礎受到承壓水直接頂托，存在較大的浮托力，在與水工結構設計人員商議后，底板基礎的厚度由2m加到2.6m，充分解決基礎的抗浮穩定問題。

圖2 漢江干堤堤內泵房基坑開挖

圖3 漢江干堤堤內泵房基坑開挖及排水

3.2 供水管道主要工程地質問題及采取的相應措施

3.2.1 管道臨時開挖基坑邊坡穩定問題

管道施工時，會形成深3.5m左右的臨時開挖基坑，基坑邊坡若開挖較陡，則可能產生失穩影響施工安全。采取的措施是：臨時開挖邊坡土層為粘土、淤泥質粘土，開挖邊坡坡比壤土、粘土為1：1.5，淤泥質粘土為1：3，完工后應迅速回填。施工期開挖棄土應距開口線一定距離堆放，避免坡頂堆載造成坡體失穩。

3.2.2 管道地基穩定及變形。

管道地基穩定及變形問題，是因為因漢川段多為河湖溝汊，分布土層多為軟塑－可塑的淤泥質粘土，粘土，厚度約為1～3m，管道地基存在軟可塑、軟塑的粘性土，承載力低，抗變形能力差，易于擾動，施工期管道對地基可能產生集中應力而使土體變形較大（如圖4）。采取的措施是：對管道存在的淤泥質粘土地基（分布樁號2+900～5+800、7+900～12+900、13+600～15+730、17+400～27+500、28+500～32+100，累計長度約23.73km）進行一定厚度的換填，提高地基土層的承載能力；對軟可塑粘性土地基在管道底部鋪設一定厚度的砂墊層以免對地基土層產生直接破壞，施工時還應盡量避免對軟土地基的擾動。

圖4 開挖淤泥埋管、換填碎石

4 結語

目前工程正處于全面施工階段，主要存在基坑開挖、軟土地基承載及基坑底板抗滲，管道地基穩定及變形問題等一些地質定問題，針對上述問題提出合理有效的施工處理措施，為今后類似地質工程提供借鑒。該工程預計2016年6～8月份完成，年前試通水。

[1]葉運華，等．湖北省應城市城市供水漢江飲用水工程初步設計階段.工程地質勘察報告.2014．

[2]常士驃，張蘇民，周 勇，等．《工程地質手冊》．2006.

P642

A

2095-2066（2016）05-0094-02

2016-1-15

徐久紅（1971-），男，高級工程師，本科，從事水利水電勘測設計工作。