博斯腾湖东泵站地基处理方案比较

洪 辉

(新疆塔里木河流域干流管理局，新疆 库尔勒市 841000)

博斯腾湖位于新疆巴音郭楞蒙古自治州境内，博斯腾湖东泵站(以简称东泵站)位于博湖西南角，距库尔勒市64kg。东泵站工程是塔里木河近期综合治理项目的三个标志性工程之一，工程概算投资为14754.08万元，设计抽水流量为45m3/s，加大抽水流量为54m3/s，装机容量为5×1100kW。东泵站工程主要由引水渠、上游翼墙、拦污桥、进水池、主副厂房、出水池、安装间和110kV输电线路组成。工程规模为大(二)型，工程等别为Ⅱ等，工程设计防洪标准为50年一遇，校核防洪标准为200年一遇，工程设防烈度为7度。

东泵站工程建成后对改善塔里木河下游的生态环境有重要作用。

1 场区的工程地质

场地位于天山南麓博斯腾湖南岸，地貌单元为库鲁塔格山山前洪积与湖滨沉积交错地带，地形南高北低。站址区在湖滨沼泽湿地区，地形略有起伏，高程1047.5～1049.3m。近厂区地震活动很弱，现代活动不明显，站区处于区域构造相对稳定地段上，地震基本烈度为七度。

站址区出露地层均为第四系湖积物，1层为全新统淤泥质土、松散，厚1.0～1.6m，施工时已清除。2层为全新统粉质壤土，埋深1.6～3.6m，厚2m左右，结构中密，施工时已清除。3层湖积中细砂，黄褐色，埋深3.6～13m之间，层厚8～10m，密实或极密实砂。4层为灰和锈黄色相间粉质粘土，坚硬密实，承载力高。开工时表部潜水接近地表。

泵站主厂房基础设置在1035.5m粉质粘土层上，施工时，该部位的中细砂全部挖除。上游翼墙、拦污桥、进水池、副厂房、安装间和出水池基础设置在埋深3.6～13m(1045.4～1036.0m)之间厚9.4m中细砂层。按初设报告，9m以上有液化可能性(1040.0m)以上，9～13m砂层不液化。13m以下为巨厚层粉质粘土层。

该站址上游翼墙、拦污桥、进水池、副厂房、出水池和安装闸主要受力层为中细砂，施工揭露其顶板埋深2.81～3.5m，按原初勘报告，标贯击数17～18击，干密度ρd=1.6～1.88g/cm3，压缩系数 a0.1－0.3=0.05 ～0.14MPa－1，压缩模数 Es=12.1～26.9MPa－1，天然孔隙率 e=0.416 ～0.601，小于0.8，属紧密砂，低压缩性，建议中细砂地基承载力fk=160～180kPa。设计要求地基承载力标准值fk≥350kPa，因该砂层地基承载力不能满足设计要求，并存在地基液化问题，原设计采取振冲挤密桩处理，如表1所示。

2 中细砂层地基承载力评价

施工阶段，根据泵站基坑的实际开挖情况，业主、设计及监理会议决定对原勘察资料进行复核，并补充了一些地质勘察工作。

(1)对泵站开挖基坑中细砂层做原状试验9次，干密度ρd=1.72～1.83g/cm3，相对密度Dr=0.84～0.96，承载力fk=260～280kPa。

(2)山西省地质工程勘察院在站址打4个勘探钻孔，在埋深4m以下中细砂层进行21次标准贯入试验，最低35击，最高170击，平均90击，建议fk=350kPa以上。

表1 地基振冲挤密桩处理参数表

(3)相对密度Dr=0.67～1.0为密实或极密实砂，本场地为0.84～0.96，属极密实砂。天然空隙比e＜0.8属紧密状态，而本场地 e=0.416～0.601。根据重(Ⅱ)型勘探击数N63.5＞9击为密实砂，而本场地N63.5=12～45击。根据标贯试验，国际和南京水科所N63.5＞50击为极密实砂，而本场地平均击数60击，判别本场地中细砂属极密实状态是可靠的。本场地中细砂天然状态可保持直立，也证实这一点。

(4)地基承载力 fk按 Dr＞0.67，fk=350kPa。按标准贯入击数确定:N63.5=59～60击时，fk＞350kPa。按重(Ⅱ)型锤击数 N63.5＞10击，fk=300kPa，而本场地 N63.5=12～42击，fk＞400kPa。即按土工试验资料fk=260～280kPa，深宽修正后也达到380kPa。

综合上所述，本场地埋深4.0m以下中细砂层地基承载力fk＞350kPa是可靠的，完全可满足设计要求。

3 地基液化评价

施工阶段，业主、设计及监理会议研究认为，1043.0m以下中细砂层不存在液化问题，原因有以下几方面。

(1)地震烈度及地质构造。本场地地震基本烈度为七度，站址附近断裂活动不明显，在构造上本场地处于区域构造相对稳定地段。

(2)本场地在可研和初设阶段共打钻孔14个，钻孔标贯342次。仅在ZK1一个钻孔深度6m、8m、9m存在液化问题。这样小的机率不能排除其偶然性，或许因钻机操作时，清孔不净或残留岩心等原因造成。一般规律是场地有液化问题是普遍的，即或砂层分布不均匀也应大部分钻孔应有或轻或重的反应，决不会只有一个钻孔存在液化问题。

(3)液化钻孔 ZK1位于主厂房中心(初设报告)，而主厂房中细砂已全部挖除，基础坐在粘土层上，根本不存在液化问题。副厂房、出水池、安装间的13个钻孔又不存在液化钻孔。

(4)从可研和初设13个钻孔标贯击数18～47击，实际标贯击数大于临界标贯击数，不存在液化问题。实际13个钻孔是对ZK1孔的校正。施工阶段在中细砂层中所打5个钻孔和进行标贯试验58次，施工资料真实可靠。58次标贯最小击数32～37击，平均击数54～75击，再次证明中细砂层在7度地震时不存在地基液化问题。

从施工开挖中监理和施工单位取原状样Dr＞0.8设计院取样试验 Dr=0.7～0.8，ρd=1.72～1.83g/cm3，初设报告ρd=1.60～1.88g/cm3，这些数字说明该砂层属于密实或极密实砂，不存在地基液化问题。

4 地基处理意见

根据施工阶段对泵站地基承，载力和液化问题的评价，说明该泵站工程地质条件优良，中细砂层在高程1043m以下，地基承载力fk达到350kPa以上，完全满足设计要求。在地震烈度七度时，不存在地基液化问题。

施工阶段，经参建各方讨论分析论证，最终采用砂砾石置换基础，改变振冲挤密桩设计方案，已实施。同时，由于高程1043m以下中细砂承载力及地基液化均不存在问题，经参建各方讨论分析论证，又将中细砂层的开挖高程从1038m提高到1040m，减少开挖量及回填量各7000m3，充分发挥了原地层的潜力。

5 振冲挤密桩地基处理方案和砂砾石置换基础方案的比较

5.1 投资比较

根据施工设计图纸，引水渠，拦污桥，进水池、副厂房、出水池，安装间采用振冲挤密桩，总造桩进尺1.4669m，桩数1834根，实际总投资22.11万元。

按振冲挤密桩设计图纸，桩顶需铺设0.5m厚砂砾垫层，场区桩顶沙砾垫层共需4557.91m3，沙砾垫层单价为26元/m3，共需投资11.85万元。

副厂房和出水池振冲挤密桩施工前按设计图纸应对已开挖基坑回填中细砂，回填中细砂总计2.49m3，回填中细砂单价为12.43元/m3，共需投资30.92万元。

振冲挤密桩地基处理方案共需工程投资26.38万元。砂砾石置换基础地基处理方案后共需砂砾料2.99万m3，砂砾料单价26元/m3，砂砾石置换基础地基处理方案总投资73.18万元，节省工程直接投资190.65万元。

5.2 工期比较

按照振冲紧密桩试验，副厂房和出水池桩长＞10m，每桩需65～70min，按60min造长桩一根，814根需时40.7d(每台机一天造20根)，上游翼墙，拦污桥，进水池，安装间每小时造2根，(包括移动20min)，1020根短桩需25.5d，(40根/d)，共需66.2工日，振冲试验桩质检和各建筑物振冲挤密桩质检各需要等14d后方可进行。质检时间为3d，共需97个台日，加之风沙雨日即100台日。按两台振冲机计算，整个泵站的振冲紧密桩最少需50d才能完成。采用砂砾石置换基础处理泵站地基后，节省施工时间50d。

6 结语

综上所述，我们在泵站施工阶段，对原地质勘察资料进行了详细分析，并补充了少量勘察试验工作，经过对2种地基处理方案的比较，最终采用了砂砾石置换基础处理泵站地基，为工程节省了投资和施工时间。因此，施工阶段复核原勘察资料是非常重要的，但在评价这些资料时必须公正、客观才能得出正确结论。