中珠聯圍大涌口泵站新建工程地質勘察分析

解 縉

(中源勘測設計研究有限公司，陜西 西安 710000)

中珠聯圍大涌口泵站內連坦洲大涌，外接西江，地質情況復雜。為了確保其安全運行，需對大涌口水閘進行重新建設。

1 工程概況

大涌口水閘位于中山市坦洲鎮境內，是中珠聯圍干堤上的一座集防洪水(潮)、排洪、抗咸、灌溉為一體的水利工程[1]。工程建于1959年，2006年重建。水閘為12孔，過流總凈寬170.4 m，閘室總寬198 m，閘底板高程-3.5 m(珠基，下同)，最大過閘流量為1774 m3/s，屬Ⅰ等大(1)型工程，其主要建筑物級別為1級，次要建筑物為3級。水閘防潮按100 a一遇最高洪潮位設計，防洪按50 a一遇洪水設計，200 a一遇洪水校核。經過多年運行，工程病險問題較多，需拆除重建。

2 泵站工程地質條件分析

依據規范及設計要求，本次勘察共布置了7個鉆孔(編號分別為BZK1～BZK7)，收集利用了《中山市中珠聯圍大涌口水閘重建工程初步設計階段補充巖土工程勘察報告》中的2個鉆孔(ZK9、ZK10)及《中珠聯圍海堤(馬角至大涌口水閘段)加固工程》中的5個鉆孔(CZK136～CZK140)，供地質勘察分析。

2.1 地質條件

工程區位于珠江三角洲南部中珠聯圍磨刀門水道和大涌口交匯處，區內魚塘溝渠縱橫分布，水系發育，屬珠江三角洲海陸交互相沉積平原，海濱相一級階地，地勢平坦。工程區未見活動性斷層發育。地震動峰值加速度為0.10 g，反應譜特征周期值為0.35 s。

地下水類型主要有：第四系上層滯水、孔隙水和基巖裂隙水。地下水位年變化幅度約為 1.5～3.5 m，受漲潮和退潮的影響較大，日變化幅度一般為1.0～1.5 m。勘察期間鉆孔中測得地下水穩定水位深度為0.7～2.3 m。場地內地下水對混凝土無腐蝕性，在干濕交替情況下對鋼筋混凝土結構中鋼筋具有中等腐蝕性，對鋼結構具有中等腐蝕性。具體試驗數據見表1。

表1 閘址區環境水腐蝕性評價

2.2 場地穩定性

工程區特殊性巖土主要為人工填土、軟土。人工填土具有不均勻、欠固結、高壓縮、低強度等特性，建議進行換填。軟土普遍發育，淤泥、淤泥質土類軟土普遍具有孔隙比大，天然含水率大于液限，多呈流塑狀態，具高壓縮性、低強度、低透水性、不均勻性、觸變性、流變性、靈敏度較高，容易引起建筑物地基沉降變形及滑移穩定等問題，建議對軟土采取地基處理措施。

根據收集的勘察資料及現場地質測繪成果，結合區域地質資料綜合分析，勘察場地及附近未發現有影響場地穩定性的地質構造，也沒有巖溶或土洞塌陷、地裂縫、滑坡體等不良地質作用或地質災害隱患，總體上本擬建工程場地基本穩定，但工程區分布較厚軟土，屬于抗震不利地段，穩定性及適宜性較差，需采取一定的工程措施方能建設。

2.3 場地地基土層

工程場地內人工填土成分較復雜，該層分布連續，厚度不均勻，壓實度較差，承載力較低，壓縮性差異較大，為中等透水層；②-1淤泥、②-2淤 泥質土層承載力低，壓縮性高，強度低，為微透水層，未經處理不能直接作為建筑物基礎的天然地基持力層；③-1粉質黏土、③-2砂質黏土層呈可塑～硬塑狀，埋藏較深，承載力一般，為微透水層，可作為一般建筑物樁基礎持力層；③-3中粗砂層呈中密～密實狀，承載力中等，埋藏較深，為強透水層，但分布范圍不均勻，不建議作為建筑物樁基礎持力層；④殘積土承載力中等，穩定性較好，埋深起伏較大，可作為一般建筑物的樁基礎持力層。各基巖風化帶承載力較高，穩定性較好，可作為建筑物的樁基礎持力層。

3 主要地質問題

3.1 地基承載力差，建筑物基礎易沉降變形

通過現場勘探表明，場地地基上部分布有較厚淤泥、淤泥質土層。其中②-1淤泥已揭露層厚9.00～21.50 m，層頂高程-9.14～0.46 m，②-2淤 泥質土層厚6.90～27.00 m，層頂高程-22.83～-8.54 m。淤泥等軟土層具有天然含水量高、孔隙比大、靈敏度高、壓縮性大、強度低、物理力學性質差、承載力低等特征，屬于中～高靈敏度，易產生高壓縮變形、側向滑移或擠出，影響上部建筑物穩定，容易發生建筑物基礎沉降變形現象，不適宜作為基礎持力層進行設計。各巖土層工程特性指標建議值見表2。

表2 各巖土層工程特性指標建議值匯總

3.2 抗滑及抗沖刷穩定性差

根據鉆探揭示成果，地基土中上部有淤泥、淤泥質土層。其抗滑、抗沖刷能力均較差，且強度低，在堆載作用下易引起岸坡滑移。工程建設中應充分考慮到淤泥及淤泥質土抗沖刷能力差的不利影響，建筑物基礎應深入最大沖刷深度以下一定深度，避免在遭受河流、洪水推力及沖刷、淘蝕作用和地震作用時而發生土體流失、滑移變形等不良工程問題。

抗滑穩定的驗算主要考慮第②-1層淤泥、②-2層 淤泥質土[2]。泵站建基面與②-1層淤泥摩擦系數建議采用0.15，泵站建基面與②-2層淤泥質土摩擦系數建議采用0.18。

3.3 滲透穩定問題

根據各土層現場原位測試和室內土工試驗成果,工程地基土中分布的中粗砂滲透變形類型主要為管涌型。各層土的允許水力比降安全系數取2.5，經過計算并結合本工程場地地基土的工程特性，另外參照《水利水電工程地質勘察規范》(GB 50487—2008)附錄G“土的滲透變形判別”中表G.0.7及《水閘設計規范》(SL 265—2016)中表6.0.4“水平段和出口段允許滲流坡降值”，綜合確定本工程場地地基土的允許水力比降和滲透性指標等地質建議值見表3。

表3 地基土滲透性等有關地質參數建議值

擬建泵站基礎位于淤泥層，為極微透水性，屬相對隔水層，其下為淤泥質土、粉質黏土、砂質黏土、中粗砂層和殘積土層。淤泥質土為極微透水層，粉質黏土為微透水性，屬相對隔水層；砂層為中等～強透水層，但埋深較大，且上部為厚度較大的相對不透水層，因此閘基基本不存在滲漏問題，但應注意淤泥層局部夾大量粉砂及貝殼碎屑，為弱～中等透水性，且上部淤泥層會產生流土型滲透變形破壞，建議采用懸掛式垂直防滲或高壓噴射注漿水平隔滲等方法，也可在滲流出口處鋪設透水材料，形成壓滲蓋重，防止流土破壞。

3.4 邊坡穩定性差

擬建泵房底板設計高程為-3.50 m，地基土層主要為人工填土、淤泥層，各巖土層邊坡坡率允許值見表4。邊坡穩定性差，部分地方需支護。

表4 各巖土層邊坡坡率允許值

4 基礎處理方案

4.1 泵 房

擬建泵房底板設計高程為-3.50 m，泵房基礎位于淤泥層上。淤泥層承載力特征值為55 kPa，該層具有天然含水量高、孔隙比大、靈敏度高、壓縮性大、強度低、物理力學性質差、承載力低等特征，未經處理一般不宜直接作為建筑物基礎的天然地基的淺基礎持力層。建議對上部淤泥等軟弱土層采用砂石樁法、水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁、真空堆載聯合預壓等處理措施，以處理后的復合地基作為地基持力層，復合地基承載力宜通過現場靜載荷試驗確定，并進行軟弱下臥層驗算；若復合地基仍不能滿足設計要求時，也可采用樁基礎型式，樁型建議采用摩擦樁，以殘積土或下部花崗巖風化層作為樁端持力層。

4.2 清污橋

清污橋設計底板底高程-2.00 m，清污橋基礎位于淤泥層上。淤泥層承載力特征值為55 kPa，該層具有天然含水量高、孔隙比大、靈敏度高、壓縮性大、強度低、物理力學性質差、承載力低等特征，未經處理一般不宜直接作為建筑物基礎的天然地基的淺基礎持力層。建議對上部淤泥等軟弱土層采用砂石樁法、水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁、真空堆載聯合預壓等處理措施，以處理后的復合地基作為地基持力層，復合地基地基承載力宜通過現場靜載荷試驗確定，并進行軟弱下臥層驗算；若復合地基仍不能滿足設計要求時，也可采用樁基礎，樁型建議采用摩擦樁，以殘積土或下部花崗巖風化層作為樁端持力層。

4.3 出水涵及防洪閘

出水涵及防洪閘設計底板高程0.20 m，出水涵及防洪閘基礎位于筑填土、淤泥層上部。淤泥層承載力特征值為55 kPa，該層具有天然含水量高、孔隙比大、靈敏度高、壓縮性大、強度低、物理力學性質差、承載力低等特征，未經處理一般不宜直接作為建筑物基礎的天然地基的淺基礎持力層。建議對上部淤泥等軟弱土層采用砂石樁法、水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁、真空堆載聯合預壓等處理措施，以處理后的復合地基作為地基持力層，復合地基地基承載力宜通過現場靜載荷試驗確定，并進行軟弱下臥層驗算；若復合地基仍不能滿足設計要求時，也可采用樁基礎，樁型建議采用摩擦樁，以殘積土或下部花崗巖風化層作為樁端持力層。

4.4 擋墻及混凝土護坦

本次擬建擋墻及混凝土護坦基礎底板高程為-2.00 m。淤泥層承載力特征值為55 kPa，該層具有天然含水量高、孔隙比大、靈敏度高、壓縮性大、強度低、物理力學性質差、承載力低等特征[3]，未經處理一般不宜直接作為建筑物基礎的天然地基的淺基礎持力層。建議對上部淤泥等軟弱土層采用砂石樁法、水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁、真空堆載聯合預壓等處理措施，以處理后的復合地基作為地基持力層，復合地基地基承載力宜通過現場靜載荷試驗確定，并進行軟弱下臥層驗算。

4.5 基坑開挖與降排水

(1)基坑開挖。該工程臨近大涌口水閘，擬建泵站基礎位于淤泥層，為極微透水性，屬相對隔水層，閘基基本不存在滲漏問題，但應注意淤泥質土層局部夾大量粉砂及貝殼碎屑，為弱～中等透水性，且上部淤泥層會產生流土型滲透變形破壞，故基坑開挖應避免地面超載，并應采取降排水措施以避免雨水浸泡引起基坑失穩。施工過程中應按相關規范對邊坡及周邊進行監測，做到信息化施工，發現異常情況及時處理。基坑開挖時應對臨近建(構)筑物進行支護，確保基坑穩定。建議采用懸掛式垂直防滲或高壓噴射注漿水平隔滲等方法，也可以在滲流出口處鋪設透水材料，形成壓滲蓋重，防止流土破壞。

(2)降排水。本工程基坑開挖最大深度約6 m，基坑開挖期及主體工程施工期必須進行基坑排水。基坑排水主要包括基坑周圍滲水和大氣降水。建議采用鉆孔灌注樁、重力式水泥土墻或排樁+內支撐的支護方案。基坑開挖應避免地面超載，并應采取排水措施以避免雨水浸泡引起基坑失穩。

基坑開挖過程中的排水系統布置在基坑的兩側。排水溝和深井隨基坑開挖逐步下移，并根據基坑的不同高程，采用分層截流、分級抽水。地面排水系統結合道路布置，在施工場地四周開挖排水溝。下雨時，基坑周邊的地面匯水，由排水溝攔截，不進入基坑。

5 結 語

通過分析探討可知，工程場地穩定性及適宜性較差，地基軟土承載力差，施工前應對上部淤泥等軟弱土層采用砂石樁法、水泥土攪拌樁、高壓旋噴樁、真空堆載聯合預壓等處理措施，以提高地基承載力。基坑開挖時應對臨近建(構)筑物采用鉆孔灌注樁、重力式水泥土墻或排樁+內支撐的支護方案，進行支護，并采用分層截流、排水溝攔截、分級抽水，確保基坑穩定，施工安全。