錢滸站主要工程地質問題與施工措施分析

蔡圣兵

郞溪縣水利局 安徽 宣城 242100

引言

錢滸站位于郎溪縣第一聯合圩下半部，總投資為4962.5萬元，是郎溪縣“十三五”期間水利建設的重要工程，其中包括錢滸一站（錢滸新站）、錢滸二站（松林泵站）、錢滸三站（朱候泵站）共3座泵站。在保留原有站點的基礎上，在錢滸老站與下堤路之間建立新的站點，拆除松林老站，建立新的站點，對原有的朱候泵站進行擴建。在建設的過程中，所采用的排澇標準為十年一遇最大24h降水量以及最大排出量標準。

1 工程地質條件

1.1 地形地貌

該工程位于宣城市郎溪縣，處于山區和平原的中間地帶，地勢特點為四周高中間低。總體地勢四周高中間低，地形起伏，最高點是位于姚村鄉柯村的老樹尖，海拔501m，最低點高程5m。區域地貌劃分為低山、丘陵及平原三類地貌單元[1]。

1.2 地層巖性

勘探結果來看，錢滸3個擬建泵站處覆蓋層厚度為9～16.5m。分為上下兩部，上部為主要是第四系人工堆積，下部主要為全新統沖洪積層。另外，巖石底部還分布著少量的更新統沖洪積層。

1.2.1 沖積層。①層粉質黏土顏色為灰褐色和深灰色，厚度為1～4m，表面較為濕潤，含有一定量的鐵錳質結核，局部出現缺水的現象。②淤泥質粉質黏土顏色為灰黑色和青灰色，整體厚度低于2.5m，部分土層厚度高度4m，位于淺表層底部，呈透鏡狀分布，表面出現的鉆孔用肉眼可以看見。③層粉質黏土顏色為灰褐色和深灰色，厚度在6m以上，表面比較堅硬，含有一定量的鐵錳質結核，呈連續分布的形態，整合程度較高。④層中細砂厚度在5～6m 之間，顏色為青灰色和灰褐色，主要分布在巖石土層的中下部位置中。

1.2.2 人工填土層。人工填土層整體厚度在0.5～5m之間，以黏性土為主，整體結構比較松散，分布比較密集，分布于壓浸平臺以及堤身中。

1.2.3 上更新統沖洪積層。①卵礫石顏色為黃褐色、灰褐色，厚3～4m之間，礫卵石總體含量占60%以上，其中卵石比例大概在40%～70%之間，卵石直徑最小不超過2cm，最大不超過11cm，主要成分為石英、石英砂巖等。廣泛分布于覆蓋層底部。②層礫石顏色與卵礫石顏色大致相同，厚度要明顯高于卵礫石，中間呈現飽和的狀態，但是局部結構容易缺失。

1.2.4 基巖層。基巖層主要以紫紅色泥質粉砂巖為主，外部有大量的極軟巖進行包裹，表面比較平緩。而紫紅色泥質粉砂巖主要由3個部分所構成，分別為全風化泥質量粉砂巖、強風化泥粉砂巖以及弱風化泥質粉砂巖。全風化泥質粉砂巖受風化作用的影響，內部結構裸露，結構清晰可見，但由于巖石風化程度的不同，許多巖石在經過風化后呈現砂土的形態，風化厚度在3m以上。強風化泥質粉砂巖顏色為紫紅色，所受到的風化影響較為強烈，不同巖石之間的風化程度非常不均勻，巖芯多為土狀、碎屑、碎塊狀。總體厚度在5m以上。弱風化泥質粉砂巖受到巖石風化的影響較低，如果巖石表面顏色發生改變，那么內部會形成一定厚度的風化夾層。整個巖芯呈短柱形狀，長度為10～30mm。

2 錢滸站工程地質問題分析

2.1 基坑邊坡不夠穩定

泵站構筑物基坑開挖后將形成高約6～8m的人工邊坡。基坑上部為土質邊坡，高約6m。土質邊坡主要由填土、淤泥質粉質黏土及粉質黏土構成。填土呈可塑狀，外表比較堅硬，可以造成一定的形狀；淤泥質粉質黏土呈流～軟塑狀，粉質黏土呈硬～可塑狀，外表比較松軟，無法進行固定的效果，因此會導致基坑邊坡整體穩定性較差，容易產生坍塌或擠出變形的現象。而下部中細砂、礫石、砂卵礫石屬中等至強透水層，易發生管涌或滲透破壞等，致使大量的水涌入到基坑內部中。由于錢滸站周圍建筑物靠近防洪大堤，一旦錢滸站基坑邊坡出現失衡的現象，內外部水壓出現失衡，會嚴重危害防洪大堤的安全，因此需要結合錢滸站現場工程調節，在合理分析的基礎上，選擇正確的基坑開挖方式，制定出科學合理的邊坡支護工程方案，從源頭上保障工程建設的安全穩定性。

2.2 基坑出現涌水現象

由于錢滸站施工現場地下水位較淺，在設計建筑物的過程中，需要提高建筑物的基底高度，防止出現漏水現象。但是在實際施工的過程中，現場土層結構主要以黏性土為主，屬于微弱透水層，但含水量較高，且下部中細砂、礫石、砂卵礫石層的孔隙比大，為承壓含水層。在挖掘基坑的過程中，由于基坑底部黏性土土壁較薄，很容易被外部水源所穿透，基坑中砂卵礫石層可能會向基坑內涌入大量的水，使整個基坑結構遭到破壞，因此需要提前對基坑涌水量進行計算，在挖掘基坑的過程中，如果出現基坑涌水的現象，則需要立即采取降水措施，防止基坑涌水量越來越多。在現場挖掘的過程中，發現該工程雖然地下水量非常豐富，但受到周圍地形的影響，所采取的排水措施對周圍生態環境影響較小。采用坑外管井井點降水方式，對基坑內承壓水的高度進行控制，有效防止基坑出現大量涌水的現象[2]。

2.3 閘口抗沖刷能力下降

錢滸站地勢受周圍地勢的影響，再加上當地屬于多雨地區，雨水量較大，河流流速加快，河流沖刷效果非常明顯，使得當地土層抗沖刷能力較弱。在設計完錢滸站防洪閘口后，發現附近土層結構主要以黏性土為主，經過長時間的河流沖刷下，周圍河床的外觀受到很大變化，河岸形態發生改變，對錢滸站防洪閘口造成了不小的沖擊，如果不采取有效的解決措施，會進一步影響閘口的抗沖刷能力，不利于閘口運行的穩定，甚至有可能使閘口出現破壞，對當地環境造成嚴重危害。

2.4 沉降不夠均勻

經過勘探發現，現場施工環境土層以淤泥粉質黏土為主，該黏土整體結構比較松散，承載能力較低，孔隙較大，具有很強的壓縮性。經過長時間的影響，會導致當地土層的承載能力進一步降低，形成天然的基礎持力層，容易出現塌陷的現象。另外如果泵房建筑物的重量較高，荷載量較大，也很可能導致土層出現嚴重的塌陷，產生不均勻的壓縮變形。

2.5 砂土液化問題

根據所提供的數據來看，錢滸站工程區地震動峰值的加速度為0.1g，所對應的地震強度為Ⅶ度。泵站15m范圍的土層結構以黏性土為主，砂土層厚度較小，一般1～4m，砂土標貫擊數一般為15～25擊，中密～密實狀，因此不容易產生砂土液化的現象。

2.6 滲透破壞現象

由于錢滸站地下水位高度較淺，地下水位高度與排水位的高度基本保持一致，并且排水位高度要高于泵站建筑物的基本設計高度。由于泵水站土層結構以黏性土為主，屬于微弱透水層，但整體含水率較高，且下部為中細砂、礫石、砂卵礫石層的孔隙比大，容易出現水滲透的現象，需要實施相關的排水措施。

3 錢滸站工程地質問題解決措施

3.1 加強對地基的處理

加強對地基處理主要目的是增強施工現場土層的承載能力，減少塌陷現象的發生，以此來滿足設計要求，并且消除掉泵站建筑物之間造成的不均勻沉降量，使沉降現象更加均勻，防止土層的壓縮變形。另外加強對地基的處理可以有效截斷地下水滲透通道，防止地基土出現滲透的現象[3]。比如在勘察錢滸二站工程中，發現比較嚴重滲透破壞現象，造成基坑涌水，泵房段可能存在基礎沉陷問題，產生不均勻壓縮變形，因此具體處理措施如下所示：

首先在面對粉質所構成的土層時，可以采用粉噴樁的形式，提前對泵站的前池翼墻進行處理，應對基坑底部采取鎮腳加固及截水措施。該層承載力較相對較低，經碾壓、夯實等加固處理后可作地表建筑物及淺埋閘站井基礎持力層。在安裝壓力箱的過程中，采用換土墊層的處理方法，加強對土層沉降現象的控制，防止出現不均勻的沉降問題。在安裝粉噴樁的過程中，要求樁體直接為0.8m，樁體之間的距離控制在2m左右，樁體長度要根據具體的沉降過程進行控制。錢滸站工程區的淤泥質土層厚度為10～15m，根據以往的施工經驗，需要將淤泥質土層的厚度控制在9m左右，使現場環境的土層荷載能力符合設計要求。如果采用換土墊層的處理方法，那么淤泥土層厚度最好控制在3m左右，使用的墊層材料為水泥土。另外在建設泵站地基的過程中，會發現淤泥質土層內含有大量的薄層砂土，這些砂土分布比較分散，呈互層狀，由于砂土排水效率比較突出，能進一步加快淤泥質土的排水效率，提高土層的承載力。由此可見面對不同土層結構所采取的開挖方式，在進行不斷調整的基礎上，不僅提高泵站的安全運行，同時也會帶來巨大的經濟效益。

其次在面對砂壤土所構成的地基時，除了可以采用換土墊層處理方法外，還可以在泵站的閘口位置鋪蓋一定數量的混凝土，在閘口齒墻下方設置板樁以及截水墻，在閘口前池底板處設置一定量的排水孔以及反濾層。

3.2 加強對基坑支護樁類型的選擇

在選擇基坑支護類型的過程中，需要結合現場的地質條件以及周邊環境特點進行選擇，然后再確定出基坑開挖的深度以及各種施工作業設備使用等，由于錢滸站周圍地勢結構比較復雜，并且地下水水位高度較低，深基坑發掘的深度也較淺，可以采用土釘墻和重力式擋土墻等支護方式。部分地區深基坑發掘深度較深時，需要采用懸臂式的支護結構類型，防止基坑內部結構出現松散的現象。錢滸站都是在軟土地基上進行建設的，無論是建筑物設計還是閘口設計，都離不開支護樁的正確選擇，從而保證深基坑內部的穩定性。通常情況下會選擇鋼筋混凝土打入式預制樁以及鉆孔灌注樁進行施工。鋼筋混凝土打入式預制樁一般應用于砂土巖石層中，采用實心預制的方式進行施工，施工效率方面比較突出。而且這種預制樁是經過大量技術研制而成的，質量性以及實用性更加突出。在進行施工時，需要通過分段預制以及就地接樁的方式進行。高壓擺樁主要是在軟基土上進行施工，在面對流砂類軟基土層時，高壓擺樁能夠充分發揮出本身所具有的效果，起到良好的鞏固作用。但需要注意的是，如果高壓擺樁進入到承壓水域，那么就會面臨著很大的風險問題，降低了施工的安全性。因此在建設的過程中，可以根據樁基的數量進行設置。另外，應用高壓擺樁還有一種好處，那就是產生的噪音較小，對周圍的生態環境影響較小，成本建設較低，可以進行大范圍的使用。

為了使基坑支護樁設置的更加穩定，也需要合理著重解決地下水的問題，首要步驟是測量出巖體中最為真實的地下水位，進而找出透水帶。首先是利用相關的鉆孔設備對水位進行測量，為了使操作更加的便捷，可以采用分段鉆進的方法，對每天鉆進的工作量進行設計規劃，在完成鉆進工作后，將內部存在的水分吸取干凈，等到第二天開始進行鉆進工作之前，在對水位進行測量。如果底層上部不含有大量的水分，那么就可以一直完成鉆孔工作，如果含有大量的水分，那么需要將測量段密封起來，將其中的水分抽干。從整體的鉆孔效果來看，錢滸站主要地層分為含水段以及不含水斷，因此需要根據相關的測量方法確定出最終的地層含水部位，并將此作為主要資料。在群定完含水帶后，再根據含水帶的分布特點，進而保證基坑支護樁的穩定性[4]。

4 結束語

綜上所述，本文主要對錢滸站工程出現的地質問題以及解決措施進行分析研究。由于錢滸站修建在松散的土層中，地基結構主要以淤泥質土為主，透水性較強，容易出現變形等現象，因此需要采用多種地基處理方式，加強深基坑的內部結構，有效解決錢滸站工程地質問題。