砂性土地基某排涝泵站不均匀沉降原因浅析

袁海霞 吴 俊 康 慷 鲍 磊 金大伟

砂性土地基某排涝泵站不均匀沉降原因浅析

袁海霞1吴 俊1康 慷1鲍 磊2金大伟3

水工建筑物建设在砂性土的地基上（渗透系数大于A×10-5以上），且周边有一定高度的承压水作用，在运行中易发生不稳定事故。某水利血防工程重点项目中两处设计规模、土质条件相同的A、B两座排涝泵站，泵站结构及布置基本相同，但2座泵站施工条件及外部基本环境却有所差异。运行期排涝站A出现泵站站身及穿堤建筑物间不均匀沉降差较大的问题，另一座排涝站B完好无损。本文对其发生原因进行剖析，旨在找出问题的缘由，并通过分析，避免今后类似工程项目的设计和施工出现类似问题。

一、基本情况

某水利血防工程重点项目中2座排涝站工程位于同一河道相距不到4km的同一堤防上，施工时属同一标段，由同一施工单位中标施工。排涝站A于2008年10月份开工建设，次年4月竣工，施工一结束立即投入使用运行。2010年4月10日发现站身与穿堤涵洞间不均匀沉降差竟达12cm，远远超过了规范中“相邻建筑物的沉降差小于5cm”的要求。汛期在即，该建筑物将面临高水位差，为防止汛期高水位继续引起沉降而酿成更大的事故，汛前在该闸站的外河侧打一度汛围堰作为汛期的主要挡洪屏障，汛后进行彻底的加固处理。排涝站B于2008年10月开工建设，次年12月竣工。

经有关专家实地评价分析，认为主要原因是：排涝站A在水泵运行的作用下拉动了建筑物外侧土体内水体的流动，形成流砂，造成建筑物地基基础下形成渗漏通道，造成变形缝内止水被拉断，最终使建筑物发生不均匀沉降。

二、产生问题的原因分析

1.连接部位接线时止水砂眼处理不到位

（1）排涝站A站身与出水穿堤涵洞之间连接的止水U形槽在未连通前就出现渗水现象，当时由于汛期在即，施工单位为赶工期，未经修复就进行接线，随即投入汛期正常排涝。汛期排水量大且启用频繁，站身与出水穿堤涵洞连接处外侧渗水现象不易发现。同时汛期水位差较大，泵站不停地抽排水，两者急速加大了连接处土体的流失，逐渐使地下砂层产生流动，逐步加快了地基沉陷的速度。

（2）排涝站B站施工工期较长，在完建期站身与出水管道连接处未立即施工，搁置近1年，且连接处未发现有任何渗积水现象，相对较为干燥，砂性土地基建筑物分缝两侧沉降基本在完建期完成。

2.渗流通道的形成

（1）排涝站A与排涝站B的地形、地貌、水情不一样，再加之排涝站A的连接处U形槽在施工期出现渗水，即有穿孔现象，施工结束后立即投入运行，高水位拉动了建筑物同边地下水流动，并形成了流砂，导致建筑物地基被掏空，从而发生不均匀沉降。事后发现排涝泵站A西南侧鱼塘水位降低3m左右，这完全是因抽排动力的作用，使鱼塘水面形成垂直渗透，在沿途产生形成过水通道，即地下管涌；与此同时经检查发现主泵站内的淤积土厚度竟达2.0m左右，均来自于站身与穿堤涵洞连接处外侧的砂性土。

（2）现场修复开挖时，发现站身与穿堤箱涵间地基底板下周围土层全部被掏空，形成不均匀沉降，拉断了连接处止水，加速了渗漏通道的形成，该处为地下渗流通道的出逸点（管口），说明承压水形成流砂与连接处止水（砂眼）破坏有关。

3.外部荷载及渗漏点同时存在加速渗漏通道的形成

（1）排涝站站身与穿堤箱涵所承受荷载不同，地基反力不同，建筑物不同主体间存在的不均匀沉降，亦加大了止水拉裂可能。同时由于该站侧边50m处即商品混凝土搅拌站，堤顶商品混凝土运输车辆往来频繁造成地基震动，加速穿堤涵洞地基的沉降速度。而在砂性土地基中，无论渗漏点出现在何处，若不处理，在高水位下均会形成渗漏通道，加速建筑的不均匀沉降，造成安全隐患。

（2）排涝站A西南侧有8m以上的高承压水（鱼塘面积较大，且汛期水位也较高），在设计中未加考虑，更无针对性措施保证建筑物侧向防渗安全；事实上2座泵站受到外界影响的程度也不一样，例如排涝站A穿堤涵洞堤顶混凝土搅拌车往来频繁，即两排涝站外部荷载条件不一样，而设计的形式上未能完全形成不一样的结构形式。砂性土地基地处水网地带，地下水、地表水十分充沛，设计部门应考虑地下水渗透压力的存在，对渗透系数大于A×10-5以上的土应考虑采取复合地基的形式，提出对地基采取必要的工程设计措施。若存在承压水头，应对建筑物四周承压水以下部位的回填土进行固化处理。在设计时不但要充分考虑运行及地基条件，而且外部荷载及承压水头也需充分考虑，不能简单地套用图纸，应针对不同外部条件采取相应的处理措施。

三、经验教训及体会

1.严格做好连接止水的严密性

砂性土地基的连接止水安装前应严格按规范要求做好渗漏试验；安装及施工过程中严防破坏；运行期需注意沉降观测。若出现问题，应及时处理发现的问题，将事故消灭在萌芽状态。

2.地基处理

对于同类地基及建筑物，应高度重视地基的处理，设计部门要对地基进行必要的加固处理设计，可采用双液压密注浆处理，使其形成复合式地基，有足够的硬壳层，减少流砂的产生，并视情况对回填土进行适当的固化处理。

3.注重外部条件的处理

针对类似项目设计时不能千篇一律地采用一图多用的形式，应在设计前加强对现场的考察，要针外部荷载及水文等不同的工况条件采用不同的措施方法，使设计更贴近实际，从而减少盲目性，确保水工建筑物运行使用的安全性。

四、结语

通过以上分析，可知排涝站A产生不均匀沉降的原因是多方面的。主要是忽略了连接止水砂眼的处理，缩短了渗径长度，拉动了外部土体内渗流通道的形成，造成管涌，对工程质量安全造成了直接影响；另外，设计时未对外部荷载及水文条件作针对性处理，造成工程安全隐患。因此，在设计时应重视对各种影响因素的分析，并针对不同外部条件作出相应的防范结构措施。施工过程中尤其应加强对连接止水的渗漏检查，确保连接止水无漏点，从而保证建筑物安全的防渗长度，确保砂性土地基上的建筑物安全

（作者单位：1.扬州市勘测设计研究院有限公司 225007 2.宿迁市水利工程勘测设计研究有限公司 223800 3.江苏省骆运水利工程管理处 223800）