以“董家口某污水處理廠工程”淺談地基處理

徐敬偉

上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司 山東青島 266001

地基基礎是工程建設的重要組成部分，其造價、工期和勞動消耗量均占工程建設的較大比重。地基基礎是屬于地下隱蔽工程，一旦發生事故損失巨大的同時補救也十分困難。因此，基礎設計工作是工程建設設計中的重要環節，科學合理的選擇地基基礎類型是降低建設造價，保證結構安全的重要組成部分。

1 地基處理目的

地基基礎的設計應根據地質資料，結合建（構）筑物結構類型、材料情況與施工條件等因素合理設計。地基要有足夠的承載力，地基的變形要在建（構）筑物允許承受的范圍內，當天然地基不能滿足以上要求時，對天然地基進行處理形成人工地基，保證其安全與正常使用。本文以“董家口某污水處理廠工程”為例淺談沿海地區地基處理在工程案例中的應用。

2 工程案例

該污水處理廠項目包含粗格柵及提升泵房、細格柵及曝氣沉砂池、AAO生物反應池、二沉池、深度處理（中間提升泵房、高效沉淀池、V型濾池、消毒接觸池）、鼓風機房及加藥間、污泥脫水機房及儲泥池、變配電間及中控樓等主要建（構）筑物。為滿足污水處理工藝的需要各建（構）筑物的結構形式、埋置深度等各不相同，因此采用的基礎形式也不相同。本文將介紹建（構）筑物其因地質條件、功能需要等不同而采用的不同地基處理形式。

2.1 工程地質條件

污水處理廠的工程地質條件依據《巖土工程勘察報告（詳勘勘察）》進行。場地地質資料摘錄如下：

①填土（Q4ml）：黃褐色-灰褐色，松散，稍濕，主要以砂狀、碎塊狀花崗巖風化物和粘性土為主，局部地段底部存在少量淤泥，含碎石，粒徑普遍在100-300mm，局部回填較多塊石，最大粒徑不小于800mm。局部鉆探施工中有漏漿、跳鉆現象，回填年限小于5年，該層未經壓實處理。層厚0.5-14m。

②淤泥質粉質粘土（Q4m）：灰色-灰黑色，流塑，有腥臭味，高壓縮性，淤泥含量不均，約15%-30%。干強度與韌性低。層厚0.5-2m。

③粉質粘土（Q4al+pl）：灰黃色-黃褐色，可塑-硬塑，刀切面較光滑，韌性中等、干強度中等，局部混中粗砂顆粒。層厚0-1m，承載力特征值fak=160KPa。

④全風化花崗巖（γ53）：黃褐-肉紅色。中粗粒花崗結構，塊狀構造。組織結構基本破壞，但尚可辨認，巖體完整程度為極破碎，巖石堅硬程度為極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。該巖層遇水具有可軟化性、崩解性，開挖后有進一步風化的特征。層厚0-1.8m，承載力特征值fak=500KPa。

⑤強風化花崗巖（γ53）：黃褐色-肉紅色。中粗粒花崗結構，塊狀構造，組織結構大部分被破壞，礦物成分顯著變化，風化裂隙很發育。巖芯呈砂狀、碎塊狀，干鉆不易鉆進，巖芯采取率約70%。該巖層遇水易軟化、崩解，開挖后有進一步風化的特征。巖體完整程度為極破碎，巖石堅硬程度為軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。層厚0-7.8m，承載力特征值fak=700KPa。

⑥中風化花崗巖（γ53）：肉紅色，中粗粒花崗結構，塊狀構造，結構部分破壞，沿節理面有次生礦物，風化裂隙發育。巖體切割成巖塊，巖芯呈塊狀、柱狀，巖芯采取率90%，RQD較差的。巖石堅硬程度等級為較硬巖，巖體基本質量等級為Ⅳ級。開挖后有進一步風化的特征。最大揭露厚度15m，承載力特征值fak=2500KPa。

2.2 工程案例分析

污水處理廠自然地坪標高1.000-12.000（本文中的高程均為1985國家高程），呈北高南低，局部因人工填土突出。設計地坪均為8.000，設計抗浮水位地下1.0m，絕對高程7.0m，地下水容重10KN/m3。

工程用地場區內地質條件復雜，自然地坪地形起伏較大，巖石層深淺不一，頂面坡度較大。場區內建（構）筑物的地基處理主要分為三類：粗格柵及提升泵房、消毒接觸池基礎埋深大，天然地基滿足承載力及變形要求，自身滿足抗浮要求，僅局部需進行地基處理；AAO生物反應池基礎埋深大，天然地基滿足承載力及變形要求，自身不滿足抗浮要求；細格柵及曝氣沉砂池、二沉池、中間提升泵房、高效沉淀池、V型濾池、鼓風機房及加藥間、污泥脫水機房及儲泥池、變配電間及中控樓基礎埋深淺，天然地基為填土層或軟土，無法滿足承載力及變形要求。

粗格柵及提升泵房底板長18.9m，一側寬5.2m，一側寬8m。基礎埋深12m；底板下底面標高-4.0m。敞口無頂板，頂板上有吊車棚及懸挑排水渠道接細格柵。粗格柵與細格柵間設置變形縫，粗格柵及提升泵房自身滿足抗浮要求。底板下持力層為⑥中風化花崗片麻巖，其未經修正的地基承載力特征值為fak＝2500KPa。消毒接觸池底板長8.8m，寬8.8m。基礎埋深7.05m，底板下底面標高0.95m。水池有頂板，頂板上部為單層建筑物加氯間，房間內有儲藥罐和加藥設備。消毒接觸池底板距離持力層約2m采用C20混凝土換填至設計標高。

AAO生物反應池底板長44.2m，寬36.9m，基礎埋深8.3m，底板下底面標高-0.3m。敞口無頂板，底板下持力層為⑥中風化花崗片麻巖，其未經修正的地基承載力特征值為fak＝2500KPa。天然地基滿足承載力及變形要求，自身不滿足抗浮要求。對埋入地下水位以下的大面積敞開式構筑物，必須考慮空池時的構筑物抗浮問題。解決構筑物抗浮的方法有很多：配重法：為了滿足抗浮要求，通常優先采用壓重法，生物反應池無頂板無法進行覆土配重。底板下設置抗拔樁或抗拔錨桿：利用樁或錨桿與土的擠壓產生的摩擦力來承受底板上所受的浮托力。預制樁施工速度快，質量容易保證，但是不易穿透較硬的巖基；鉆孔灌注樁抗浮機理同預制樁，不同之處在于本法是在現場成樁，造價與預制樁相當，但其成樁質量不如預制樁穩定，大面積灌注樁造價成本較高；抗浮錨桿適用于巖石基礎，錨桿與巖石的摩擦力能很好的達到抗浮要求。根據以上比較，生物反應池在天然基礎上進行抗拔樁地基處理，以達到抗浮設計。

其他單體基礎埋深淺，天然地基為填土層，無法滿足承載力及變形要求，地基處理方式采用鉆孔灌注樁，處理相對簡單，本文將不在贅述。

3 結語

本文以“董家口某污水處理廠工程”為例淺談地基基礎設計及沿海地區地基處理在工程案例中的應用。