貴州遵義某工程地基處理技術研究

馮祿強

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局三總隊，貴州遵義563003）

1 工程概況

貴州新蒲經開區官倉污水處理廠建設項目工程位于遵義縣蝦子鎮西南關倉村，廠址緊鄰湘江河，占地面積135畝。場區距蝦子鎮僅4km，有鄉鎮公路相通，交通方便。

建設項目設計規模近期（2015~2020年）污水處理量2×104m3/d，中期（2020~2025年）污水處理量5×104m3/d，遠期（2025~2030年）污水處理量8×104m3/d。

一期倒置A/O一體化氧化溝為鋼筋混凝土水池，采用筏板基礎，筏板厚度為0.4~0.65m，墊層厚度為0.1m，東西向長106.1m，南北向寬43.1m，高度為7.25m，基礎埋深5.4~5.65m。A/O一體化氧化溝東西兩側為直徑27.5m的二沉池，中部由中溝和內溝組成，東西兩個二沉池與中溝之間各設一道伸縮縫（池底、壁、走道板均設），伸縮縫南北貫通，即氧化溝水池由伸縮縫分為三個部分。

一期工程于2017年11月建成并試運行，運行一個月后，東側伸縮縫明顯張開，伸縮縫位置兩側出現錯動(東側水池頂高于西側)，氧化溝水池中的污水產生滲漏，截至2018年2月12日，伸縮縫位置張開寬度達7mm。根據地勘報告，一期倒置A/O一體化氧化溝東側3.6m原始地形為一條河道，河道流向為南北向，氧化溝位置原始地形西側高、東側低，原始地形標高724.2~729.9m，氧化溝基礎底標高726.55~728.8m，氧化溝東側地基土有厚度為5.5m的軟塑狀粉質粘土（地基承載力特征值為94kPa），氧化溝施工過程中未對軟塑狀粉質粘土進行處理，東側原始地面至基礎底為人工回填土。因此，東側部分氧化溝水池地基為不均勻地基，且差異較大，水池投入使用后，荷載增加，在上部荷載的作用下，地基不產生不均勻沉降，東側沉降大于西側，由于伸縮縫位置為水池結構的薄弱部位，受東部水池不均勻沉降影響而張開。為保證工程能繼續正常運行，項目業主委托專業單位對該伸縮縫以東部分氧化溝水池地基進行加固設計和施工。

2 場地工程地質條件

2.1 地形地貌

工程所在區域地貌屬構造侵蝕地貌類型，以中高山為主，山體大，地形陡峻，特別是湘江強切割區呈現了河谷地貌特征。當河流通過堅硬的石灰巖地區，多懸崖峭壁，河流平直，兩側山體多巖溶洞穴，當河流通過較軟的碎屑巖地區，河谷寬緩，河床彎曲較大，并形成階地。場地位于湘江河的一級階地上，地形平坦，場地地面高出河水面3.00~12.80m左右。場地原為耕地，總體較平整，場地高程在723.50~733.3m，一般高差約0.00~5.00m，最大高差9.80m。場地東側3.6m原始地形為一條河道，河道流向為南北向，原始地形西側高、東側低，場地東側地基土有厚度為5.5m的軟塑狀粉質粘土分布，該粘土上部為人工回填土。

2.2 地層巖性

根據鉆探揭露，場地分布的地層為四層，自上而下為：耕植土、粉質粘土、圓礫層、基巖，現分述如下：

（1）耕植土（Qpd）：灰黃、灰黑色粘土，多植物根系，結構松散，厚0.00~0.50m。

（2）粉質粘土（Qal+pl）：灰黃色、呈可—軟塑狀，結構較密實，含較多的黑色錳質薄膜及少量巖塊，厚1.80~13.20m。

（3）圓礫層（Qal+pl）：呈灰色、灰白色、灰黑色，顆粒形狀以亞圓形為主，粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重的50%，結構稍密，厚0.50~6.00m。

（4）松子坎組基巖（T2s2）：灰、灰黑、灰綠、紫紅色泥巖，含鈣質泥巖及白云質灰巖，夾有薄層鈣質泥質白云巖，上部局部巖芯多呈砂狀、顆粒狀，偶夾塊狀和短柱狀，巖體破碎；下部巖芯多呈碎塊狀、塊狀、少有短柱狀、柱狀，巖體較破碎。

2.3 水文地質條件

官倉污水處理廠位于湘江河東岸，地勢低洼，湘江屬烏江一級支流，由西向東徑流，流域面積廣，流量較大，多年平均徑流量78.86m3/s。預處理區及污泥處理區已靠近河流水邊線，因此，湘江的水文狀況對該廠的建設和運行影響極大。

除耕植土含少量上層滯水外，粉質粘土為不透水層。場地內地面積水坑及小股水流較多，均未見下滲現象。圓礫層孔隙度大為強透水層，該層埋藏于粉質粘土之下含豐富的孔隙水。松子坎組二段以泥巖為主，在區域上屬隔水層，局部含層間裂隙水。

場區地下水靠降水補給，由于場地被河溪包圍的階地上，形成四周低洼中間較高的臺地，又為弱透水的粉質粘土復墾地，降水不能直接補給地下水，多以地表徑流形式排入湘江河。

在深部即湘江河和周圍溪溝標高之下，地下水受河溪水的側向補給，在含水層內形成地下徑流，向湘江河下游徑流排泄。場地位于湘江河東岸，地勢低洼，根據測量，湘江河勘察期間河水位標高720.50m，場地地下水埋藏較淺。

2.4 地震

場區構造不發育，無活動斷層分布，場地穩定性好。根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010），遵義市抗震設防烈度小于6度，設計基本地震加速度值小于0.05g。

3 地基處理技術研究

3.1 巖土參數選擇

根據勘察成果，除耕植土外，場區巖土層自上而下依次為可塑狀粉質粘土、軟塑狀粉質粘土、圓礫層、基巖，各巖土層的物理力學指標參數建議值具體如下：

（1）可塑狀粉質粘土。承載力特征值：fak=166kPa，壓縮模量：Es=6.08MPa，重度：γ=19.2kN/m3，粘聚力標準值：Ck=29.5kPa，內摩擦角標準值：φk=12.6°。

（2）軟塑狀粉質粘土。承載力特征值：fak=94kPa，壓縮模量：Es=3.04MPa，重度：γ=17.9kN/m3，粘聚力標準值：Ck=17.9kPa，內摩擦角標準值：φk=8.5°。

（3）圓礫層。承載力特征值：fak=200kPa，變形模量：E0=21.5MPa。

（4）基巖。強風化松子坎組泥巖（破碎層）：承載力特征值fak=300kPa；中風化松子坎組泥巖（較破碎層）：承載力特征值fak=2000kPa；重度γ=26.1kN/m3，天然單軸抗壓強度標準值frk=14MPa。

3.2 地基處理范圍及施工條件分析

根據氧化溝水池的變形特征，并結合地勘資料、設計資料及施工情況，一期倒置A/O一體化氧化溝不均勻沉降主要為東側伸縮縫以東部分，氧化溝東側約13m區域分布有軟塑狀粉質粘土，東側伸縮縫以西部分氧化溝基低位于可塑狀粉質粘土，東側伸縮縫以東部分氧化溝基礎為回填土，在施工過程中未進行系統、嚴格地碾壓。因此，本次地基加固的范圍為一期倒置A/O一體化氧化溝東側伸縮縫以東部分氧化溝地基，其余部分根據后期使用過程的沉降變形情況來定。

根據建設單位的要求，氧化溝地基加固不能影響廠區的正常使用，氧化溝周圍已建成的道路及管線設施在加固施工期間應具備正常運行的條件，氧化溝在加固施工至一定階段后，對不均勻沉降產生的裂縫進行修補完成后，氧化溝要投入使用，即地基加固的中后期存在地基加固施工與氧化溝使用同時進行的情況。

由于受條件限制，結合現場事情情況，不具備在氧化溝的東側及北側開挖進行加固施工的條件，不能在氧化溝池子內部進行地基加固施工。本次加固設計采用在氧化溝南側道路以外進行開挖，從南側施工水平向的加固措施，豎直向的加固措施在氧化溝外側綠化帶進行實施。

3.3 地基處理設計方案

地基加固主要采用高壓旋噴+水平向注（壓）漿鋼管+鋼管樁，加固實施后提高地基土體的整體強度及均勻性[1-3]。由于場地東側原地貌為河流，分布有厚約5.5m的軟塑狀粉質粘土，該粘土層的上部至污水處理廠底面為回填土，在施工的過程均未對軟粘土和回填土進行處理，這是導致地基不均勻沉降最終變形的主要原因，故本次專門沿水池外圍設計了兩排高壓旋噴樁對軟弱地基進行加固；此外，為了防止氧化溝基礎進一步向東側滑動，又在東側設置一排鋼管樁以增強地基土的側向抗剪強度。

根據地基土的分布情況，水平向注（壓）漿鋼管在豎向上共設1~7排，水平向注（壓）漿鋼管根據地層分布由西至東排數遞增，鋼管超出氧化溝北側結構不小于3m，水平向注（壓）漿鋼管在水平方向上超出3m，水平向注（壓）漿鋼管豎向間距為1m，第1排水平向間距為0.5m、1m，第2~7排水平向間距均為1m，成孔?102mm，內插?42mm×4mm無縫鋼管。

一期倒置A/O一體化氧化溝二沉池基礎為“杯”型，中心部分相對外圍基礎埋深淺，東側二沉池基底回填土厚度達3.7m。為確保二沉池中心部位地基得到有效的加固，在第3、4排水平鋼管標高設向上傾角為5°的注漿鋼管，上仰注漿鋼管水平間距為3m，長度為33m、44.5m。為確保施工達到設計要求，既有效加固基底回填土，又不對氧化溝基礎造成不利影響，在南側開挖施工位置進行鉆孔試驗，成孔試驗要求：鉆孔向上傾角為5°，施鉆3個孔（1個33m，2個44.5m），施鉆結束后，在試驗鉆孔的末端進行開挖，驗證成孔的傾角及水平方位情況。根據試驗結果，調整向上傾斜鋼管的施鉆傾角及開孔位置的標高。

沿水池外圍設兩排高壓旋噴樁，直徑?800mm，列間距600mm，搭接200mm，排間距800mm，樁長16m。

最東側水平注漿鋼管外0.5m設一排鋼管樁，鋼管樁成孔?180mm，內插?108mm×10mm無縫鋼管，列間距0.6m，樁長18m，樁頂設0.2m×0.2m連梁，連梁強度等級C30。

水平注（壓）漿鋼管施工靠水池一側開挖形成的臨時邊坡，坡比為1∶0.5，采用掛網噴錨+豎向鋼管樁支護；背向水池一側坡比為1∶1.5分臺放坡開挖。土方開挖采用分層開挖，分層支護，上一層支護強度達到設計要求后，方能開挖下一層土體。由于開挖土方量較大，臨近坡頂50m區域內不得堆存土方，避免對開挖邊坡形成超載，影響邊坡的穩定性，土方堆存位置根據現場實際情況確定。

根據2018年2月至2019年7月的監測數據，在施工期間，施工的區域的變形量略大，其余部位的變形量較小；在竣工后，整體的水平位移和沉降變化量均較小，且均未超限。截止到目前為止，未發現地表上的建筑發生異常，周邊也未發現地表有明顯的裂縫，符合一般的變化規律。因此，從觀測的成果和地面宏觀調查情況表明，地基整體已趨于穩定狀態，本次地基處理已達到了預期的目的。

4 結論

（1）污水處理廠一期倒置A/O一體化氧化溝東側為一條河道，地基土有厚度為5.5m的軟塑狀粉質粘土，地基為不均勻地基，在施工過程中未對該軟弱土層進行處理，最終在水池投入使用后地基不產生不均勻沉降。

（2）本次地基處理（加固）的范圍為氧化溝東側伸縮縫以東部分氧化溝地基，由于受現場條件限制，只能在氧化溝南側道路以外進行開挖，從南側施工水平向的加固措施，豎直向的加固措施在氧化溝外側綠化帶進行實施。

（3）結合地基變形特征及現場施工條件，本次地基加固主要采用高壓旋噴+水平向注（壓）漿鋼管+鋼管樁，加固實施后提高地基土體的整體強度及均勻性。