某泵站工程地质条件分析与评价

张启兵（安徽省水利水电勘测设计院勘测分院，安徽　蚌埠　233000）



某泵站工程地质条件分析与评价

张启兵（安徽省水利水电勘测设计院勘测分院，安徽蚌埠233000）

某泵站为大（2）型工程，可研及初设阶段分别对其进行工程地质勘察，施工图阶段根据发现的问题进一步补充了勘察工作。站址地质条件较为复杂，分布有古河槽，内有软土，另外地基土层有砂岩、泥岩，局部有崩解性。由于本工程不同建筑物建基面起伏较大，应根据底板埋深有针对性地进行工程地质条件分析与评价。本文主要是对该工程的勘察情况作了简介，并分别对各建筑物进行工程地质分析与评价。

工程勘察；工程地质条件；工程地质问题；基坑稳定

1　工程概况

拟建泵站设计抽排灌量150m3/s，总装机9600kW，工程等别为Ⅱ等，为大（2）型工程。拟建泵站由进水闸、前池、泵房、压力水箱、穿堤箱涵和防洪闸等组成，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级。工程区主要为河湖相冲积平原地貌以及低山丘陵地貌。

拟建泵站南侧，堤顶高程26.3～27.9m。南侧二级平台高程20.0～20.5m，南侧湖底高程15.7～16.5m；北侧二级平台高程22.1～23.5m，北侧河底高程15.8～16.8m。（本文高程系统采用1985国家高程基准）

2　勘察工作概况

该项目2008～2009年实施了可研阶段勘探，2014年在可研阶段勘察工作的基础上继续实施了初设阶段勘察工作，在泵房轴线、进水闸、出水管道、出水池、防洪闸及上下游引渠处分别布置勘探孔。泵站基坑在开挖过程中，进水闸基坑外侧原有塘底淤泥质土不断向基坑侧蠕变滑动；另外由于翼墙及进水闸部位设计拟用钻孔灌注桩进行加固处理，需补充查明前池翼墙及进水闸基础范围内软土深度及下伏基岩的分布情况，为此2016年1月和3月份先后进行了补充勘察工作。

3　地质构造与地震

本区构造单元属中朝准地台华北坳陷区内，从构造体系看，处于新华夏系第二沉降带与秦岭纬向构造带的复合部位，并受淮阳山字型构造影响。区内分布有东西走向刘府深断裂和洞山逆掩断层，淮河地震构造变形带（Il）沿淮河走向穿过本区，在淮河下游省界附近与郯—庐构造变形带（Ⅲl）和郯一庐西支构造变形带（Ⅲ2）交会。

近代地震多发生在郯庐断裂带内或断层构造带交会处附近，工程区内部分地段有发生6级以上地震的构造条件。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度为0.10g，相应地震基本烈度为Ⅶ度。

4　工程地质条件

工程区河流冲积平面向低山过渡地段，地层变化较大，共分为5层，各岩土层特征叙述如下：

②1层重粉质壤土（）：灰、棕黄色，软塑～可塑，湿。该层未揭穿，局部分布。

②2层重粉质壤土）：棕黄、灰黑色，可塑～硬塑，湿，含铁锰质结核。该层未揭穿，局部分布。

④1层全风化砂岩（K2z）：棕红、紫红色，呈砂壤土及粘土状，可塑，湿。该层未揭穿，局部分布。

④2层强风化砂岩（K2z）：棕红、紫红色，芯样破碎，呈块状及短柱状，极软岩。该层未完全揭穿，该层未揭穿，局部分布。

④3层中等风化砂岩（K2z）：棕红、紫红色，芯样较破碎，呈柱状，极软岩。该层未完全揭穿，该层未揭穿，局部分布。

⑤1层全风化砂岩、泥岩（P1X）：砂岩，棕黄、棕红色，芯样呈砂土状及少量块状。泥岩，灰、棕黄色、棕黄夹棕红色，呈坚硬土状，失水易干裂，遇水易崩解。

⑤2层强风化砂岩、泥岩（P1X）：砂岩，棕黄、棕红色，芯样破碎，呈块状及短柱状。泥岩，灰黄、灰白、棕红色，芯样破碎，呈块状及少量短柱状，失水易干裂，遇水易崩解。

⑤3层中等风化砂岩、泥岩（P1X）：砂岩，棕黄、棕红色，芯样较破碎，呈短柱状，局部破碎，呈块状。泥岩，棕黄、灰白色，芯样较破碎，呈短柱状，局部块状，失水易干裂，遇水易崩解。

⑤4层微风化砂岩、泥岩（P1X）：砂岩，棕黄、棕红、灰白色，芯样较完整，呈柱状，局部较破碎，呈短柱状及块状。泥岩，棕黄、棕红色，芯样较完整，呈柱状，局部破碎为块状，失水易干裂，遇水易崩解。该层未揭穿。

各土层分布详见“典型工程地质剖面图”（图1）。

图1　拟建泵站典型工程地质剖面图

各土层主要物理力学性指标推荐值见表1。

5　水文地质条件

场址浅部为第四系松散沉积物，下部为白垩系及二叠系基岩，地下水类型主要为孔隙潜水、孔隙承压水及基岩裂隙水。

孔隙潜水主要分布于浅部土层中，主要接受大气降水和地表水补给，枯水期地下水补给河水。

孔隙承压水主要赋存于下部白垩系全风化砂岩和二叠系全风化砂岩中，主要接受大气降水和地表水通过孔隙潜水越流补给。

表1　拟建泵站各土层指标推荐值表

基岩裂隙水主要赋存于下部强风化～微风化砂岩 （泥岩）中，地下水富水程度受节理裂隙发育规模、连通性制约，其存储空间有限，活动相对较缓。

根据试验成果分析，人工填土局部较为松散，风化砂岩中局部为裂隙，这两层岩土透水性为中等～微透水性，其余各层岩土均为微～极微透水性。

场地地下水对混凝土具SO42-型强腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性，湖水对混凝土及钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

6　工程地质条件分析与评价

6.1进水闸

进水闸底板位于①层软土中，建议采用换土垫层法、粉喷桩或钻孔灌注桩进行地基处理，但需注意根据下伏基岩起伏及风化情况选择合适的桩长。

6.2前池

前池前半段底板位于淤泥质重粉壤土、粉质壤土夹砾石、全～强风化泥岩（砂岩）中，对于淤泥质重粉质壤土、粉质壤土夹砾石，可挖除换填；对于全～强风化泥岩（砂岩），其强度高，可作为底板持力层；前池后半段底板位于中等风化砂岩 （泥质）中，其强度高，可作为底板持力层。

左侧、右侧翼墙建基面部分位于①层软土中，需进行地基处理；部分位于砂岩（泥质）风化层中，其强度高，可作为底板持力层。

6.4泵房

泵房进口段及流道基础大部分位于⑤3～4中等～微风化砂岩（泥岩）中，仅左侧泵房局部基础位于强风化层中，泵房出口侧底板位于⑤1～2全～强风化砂岩（泥岩）中，上述地层强度较高，承载力满足要求，可采用天然地基。

6.5防洪闸

防洪闸建基面高程14.6m，闸底板位于人工填土及①层软土中，需进行地基处理，由于建基面下人工填土及淤泥质重粉质壤土厚度均较薄，约1.5～3.0m，可采取换填处理。

7　主要工程地质问题

7.1场地和地基的地震效应评价

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度为0.10g，相应地震基本烈度为Ⅶ度。由于站址不存在粉砂性土，不必进行地震液化处理。

站址附近饱和软土广泛分布，其触变性较为明显，存在震陷的可能。

7.2地基承载力不足问题

本工程浅部普遍分布①层软弱土层，如建筑物建基面位于该层土中，需进行地基加固处理，若采用钻孔灌注桩或粉喷桩，推荐设计参数如表2。

表2　粉喷桩及钻孔灌注桩参数建议值

7.3翼墙稳定问题

本工程左侧翼墙及右侧翼墙进水闸段分布深厚①层软弱土，需进行地基处理。前池翼墙最高处达14.60m，加上墙后填土产生的主动土压力较大，翼墙存在抗滑、抗倾覆稳定问题，建议采用钻孔灌注桩进行支护，但需根据下伏基岩起伏及风化情况选择经济合适的桩长。

7.4基坑稳定问题

本工程基坑深浅不一，最深处达10m左右，基坑边坡土层存在软弱土层，存在边坡稳定问题。基坑放坡开挖时，需采取合适的坡比，不宜陡于1：3.0。

在前池及进水闸处由于外湖侧修筑施工围堰，受堆载影响且往外湖侧淤泥质软土较厚，最厚处超过10m。堰基土层易产生蠕变滑动，向基坑侧推移，致使进水闸的基坑无法成形。值得注意的是基坑附近国道堤脚边坡多次出现滑坡，建议采取一定的支护措施，可采用灌注桩加固处理。另外基坑至围堰范围内泥岩失水易干裂，遇水易崩解，开挖基坑后应尽快施工，并采取降排水及隔水措施。

张启兵（1977-），男，高级工程师，本科，主要从事水利水电工程勘察工作。

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2095-2066（2016）19-0081-02

2016-6-20