自來水加壓泵站地基與基礎形式的選擇

李婷婷

（晉城合為規劃設計集團有限公司，山西 晉城 048000）

0 引言

工程建設施工準備階段的一個關鍵環節便是地質勘察工作，只有全面掌握施工區的地質水文信息和工程地質條件，才能合理地選擇地基形式與基礎類型。否則，會對工程建設造成不可估計的損失[1]。在判定工程地質條件時，要確定巖土地層的構成及特征、地下水的條件，要判斷是否存在不良地質作用，要判別地震效應、巖土性質等。在此基礎上，對地基處理方法和地基基礎形式的設計才能做到科學合理。本文結合晉城市中南部某自來水加壓泵站廠區的建設條件，介紹自來水加壓泵站地基與基礎形式的選擇過程和方法。

1 工程概況

澤州縣位于晉城市中南部，東為陵川縣，西與陽城、沁水縣相鄰，北接高平，南與河南省接壤。澤州縣地形較平緩，海拔高度多在1000m 以下，僅東部、西南部有海拔1000m 以上的中山區，西北角武神山一帶為本區最高點，海拔在1300m 以上，南部多為石灰巖出露區，地形陡峭，以天井關為代表，具巖溶地貌特征。丹河為貫穿該縣主要河流，由高都向東流向鄰省河南境內，其東、西支流為東大河、白水河。沁河的東側支流長河從本縣西部流過。擬建工程場區地貌單元屬于丘陵剝蝕地貌，場區內地貌單一。場地地形整體西高東低，南高北低，高差較大，勘探點處地面標高最大值為790.09m，最小值為784.37m，相對高差最大值為5.72m。

2 工程地質條件

2.1 巖土地層構成及特征

在勘探深度范圍內，場地內的主要地層為人工堆積層（Q4ml），第四系中更新統(Q2al)的沖積土層，第四系中更新統坡積、殘積土層（Q2dl+el）及石炭系中統本溪組（C2b）的巖石層。在鉆探所達深度范圍內，場地內地層分布情況如下。

（1）雜填土（Q4ml）。人工堆積層：黃褐色，松散-稍密，以回填粉質黏土為主，見少量植物根莖、磚屑、姜結石等。場區普遍分布，厚度：0.50～2.50m，平均0.76m；層底標高：782.45～789.39m，平均786.64m；層底埋深：0.50～2.50m，平均0.76m。

（2）粉質黏土（Q2a）l。第四系中更新統沖積土層：褐黃色，硬塑-堅硬，含少量的鐵錳顆粒及氧化鐵銹等，切面較光滑，稍有光澤，韌性及干強度中等，無搖振反應，屬中壓縮性土。標準貫入試驗實測擊數范圍值為12.0～17.0，平均擊數14.7。場區普遍分布，厚度：3.10～9.00m，平均6.53m；層底標高：777.47～781.76m，平均779.97m；層底埋深:5.00～9.70m，平均7.24m。fak=170kPa。

（3）粉質黏土（Q2al）。第四系中更新統沖積土層：棕紅色-棕黃色，硬塑-堅硬，含少量的鐵錳顆粒及氧化鐵銹等，切面較光滑，稍有光澤，韌性及干強度中等，無搖振反應，屬中壓縮性土。標準貫入試驗實測擊數范圍值為15.0～21.0，平均擊數17.4。場區普遍分布，厚度 ：7.70～13.50m，平 均 11.02m；層 底 標 高 ：767.20～771.63m，平均768.95m；層底埋深：16.20～21.50m，平均18.26m。fak=190kPa。

（4）角礫（Q2dl+el）。第四系中更新統坡積、殘積土層：雜色，稍密，以強風化砂質頁巖碎屑為主，粉質黏土膠結。動力觸探試驗實測擊數范圍值為8.0～10.0，平均擊數 9.0。厚度：0.90～1.80m，平均 1.30m，層底標高：766.37～768.57m，平 均 767.29m；層 底 埋 深 ：18.00～19.70m，平均18.79m。fak=200kPa。

（5）泥巖（C2b）。石炭系中統本溪組巖石層：灰黃色，強風化，巖芯呈碎塊狀、短柱狀，夾碎片狀，節理裂隙較發育，層間及節理面有水流侵蝕痕跡及鐵銹渲染痕跡，巖體較破碎，巖石為極軟巖，巖體基本質量等級為 V 級。場區普遍分布，厚度：1.20～3.80m，平均2.30m；層底標高：764.26～768.69m，平均766.32m；層底埋深：20.00～22.00m，平均20.92m。fak=240kPa。

（5）石灰巖（C2b）：石炭系中統本溪組巖石層：青灰色，中等風化-微風化，巖芯主要呈短柱狀、柱狀，中厚-厚層狀構造，節理裂隙較發育，巖體較破碎，巖石為較硬巖，巖體基本質量等級為Ⅳ級。該層僅部分鉆孔有揭露，且未穿透，最大揭露深度為6.1m，fak=2000kPa。

2.2 地下水條件

擬建場地水文周期一般在4～6 月份為枯水期，7～9月為豐水期，其余為平水期，本次勘察時間為豐水期。

本次勘察鉆孔過程中，部分鉆孔在鉆探深度內揭露有一層地下水，水位埋深約在現狀地表下7.0m，對應于絕對高程779.70m，該層地下水在場地僅局部分布，判斷其屬于上層滯水。在雨季或豐水期時，地下水位可能會有一定的抬升，建議在基礎及室外管道施工時做好相應的防水及排水措施。

2.3 不良地質作用

根據對周邊環境的調查了解，結合區域地質資料，擬建工程場地內無采空區分布，場地及其周邊不存在有影響的地面塌陷、沉降、泥石流、地面裂縫等影響場地穩定性的不良地質作用。

2.4 地震效應

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306-2015）[2]，澤州縣金村鎮抗震設防烈度為6 度，設計基本地震加速度為0.05g，設計地震分組為第三組；根據《建筑工程抗震設防分類標準》（GB 50223-2008）中的相關規定[3]，綜合劃分擬建各建（構）筑物抗震設防類別均為標準設防類，簡稱丙類；依據《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2010）（2016 年版）第 4.1.5 條，場地等效剪切波速：Vse=18.2/∑(Di/Vsi)≈230.38m/s；根據鉆孔揭露情況，場地覆蓋層厚度范圍約為16.2～21.5m，結合剪切波速，綜合判定場地類別為Ⅱ類。特征周期值為0.45s。

2.5 巖土性質的分析

根據室內土工試驗結果，結合室外現場試驗的原位測試統計結果、現場勘探的實際情況以及工程經驗，各巖土層的主要物理力學指標及原位測試結果匯總見表1、表2。

表1 各巖土層主要物理力學指標

表2 原位測試結果

3 地基及基礎類型的選擇

3.1 地基類型及選擇

3.1.1 地基類型

（1）人工地基。人工地基是指經過人為的改良或者處理的地基。地質狀況不是很好的，比如沙地、淤泥、坡地等，或者地質狀況好，但上部荷載太多東西時，為了讓地基有足夠的承受力，需要用人工去加固地基，稱為人工地基[5]。

（2）天然地基。天然地基是指在自然狀態下就可以承受基礎荷載，能夠放置基礎的天然土層，不需要用人工去加固地基，節約工程造價。

3.1.2 地基類型的選擇

擬建供水站場地整平標高按778.50m考慮，假定擬建運管服務樓、消毒/配電/值班/泵房基礎埋深為1.50m，則其基底標高為777.00m，該標高處地基土層為第③層粉質黏土，該層分布連續，層厚穩定，物理力學性質良好，承載力特征值大于預估基底壓力，綜合判斷，擬建運管服務樓、消毒/配電/值班/泵房可采用天然地基。

3.2 基礎類型及選擇

3.2.1 基礎類型

（1）獨立基礎。當地基承載能力較大，能夠滿足上部高層建筑的承載力要求，上部結構豎向構件為柱或者墻時，可采用獨立基礎。根據實際情況可選用階梯型獨立基礎、錐形獨立基礎和矩形獨立基礎。

（2）條形基礎。當地基土質較好，上部結構荷載較大，采用獨立基礎距離太近，或者上部采用剪力墻結構時，可采用條形基礎作為高層建筑的基礎。

（3）十字交叉梁基礎。當上部荷載較大，采用條形基礎不能滿足地基承載力要求時，可采用十字交叉基礎（即雙向條形基礎）。

（4）筏板基礎。若上部荷載較大，地基軟弱或地下防滲需要時可采用筏板基礎，俗稱滿堂基礎。有平板式筏板基礎和梁板式筏板基礎兩種。

（5）箱型基礎。高層建筑荷載大、高度大，按照地基穩定性要求，基礎埋置深度應加深，常采用箱型基礎。滿足承載力、上部結構嵌固要求的同時，可利用箱型基礎的空間作為人防、文化活動廳及儲藏室、設備層等。

（6）樁基礎。若天然地基土質軟弱，上述幾種淺基礎無法滿足地基承載力或變形的要求，或者在地震區，基礎埋置深度小于建筑物高度的1/15 時，可采用樁基礎。根據施工條件、現場情況選擇旋挖鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、長螺旋鉆孔灌注樁等不同種類的樁基礎[4]。

3.2.2 基礎的選擇

綜合上述各個類型基礎的優缺點，結合場地工程地質條件及地下水情況，擬建運管服務樓、消毒/配電/值班/泵房建議采用條形基礎或獨立基礎。

當采用條形基礎或獨立基礎時，建議以第③層粉質黏土作為持力層，該層土在場地內分布連續，且厚度均勻，是良好、穩定的天然持力層。

3.2.3 基礎開挖的注意事項

（1）基坑開挖過程中，宜分層均衡開挖，并做好基坑開挖監控工作，發生異常情況時，應立即停止開挖，并立即查清原因，采取除險措施，確保安全后，方可進行下一步的開挖。

（2）基坑開挖后，建議在基坑底面普遍鏟探，如土質條件與勘察報告有較大出入或持力層的土質與建議的持力層不符，應會同有關部門研究解決，并妥善處理。

（3）基坑開挖后，應通知勘察單位，會同各有關部門，做好驗槽工作。

4 結束語

本文結合實際工程案例，通過對該工程所在地進行詳細的工程地質勘察，從勘察的現場地質水文條件、現場原位測試與室內試驗結合的形式全面分析自來水加壓泵站廠區的建設條件，根據勘察結果選擇出最優的地基處理方案與基礎設計形式，為工程建設起到一定的指導作用。