贵州遵义某工程地基处理技术研究

冯禄强

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局三总队，贵州遵义563003）

1 工程概况

贵州新蒲经开区官仓污水处理厂建设项目工程位于遵义县虾子镇西南关仓村，厂址紧邻湘江河，占地面积135亩。场区距虾子镇仅4km，有乡镇公路相通，交通方便。

建设项目设计规模近期（2015~2020年）污水处理量2×104m3/d，中期（2020~2025年）污水处理量5×104m3/d，远期（2025~2030年）污水处理量8×104m3/d。

一期倒置A/O一体化氧化沟为钢筋混凝土水池，采用筏板基础，筏板厚度为0.4~0.65m，垫层厚度为0.1m，东西向长106.1m，南北向宽43.1m，高度为7.25m，基础埋深5.4~5.65m。A/O一体化氧化沟东西两侧为直径27.5m的二沉池，中部由中沟和内沟组成，东西两个二沉池与中沟之间各设一道伸缩缝（池底、壁、走道板均设），伸缩缝南北贯通，即氧化沟水池由伸缩缝分为三个部分。

一期工程于2017年11月建成并试运行，运行一个月后，东侧伸缩缝明显张开，伸缩缝位置两侧出现错动(东侧水池顶高于西侧)，氧化沟水池中的污水产生渗漏，截至2018年2月12日，伸缩缝位置张开宽度达7mm。根据地勘报告，一期倒置A/O一体化氧化沟东侧3.6m原始地形为一条河道，河道流向为南北向，氧化沟位置原始地形西侧高、东侧低，原始地形标高724.2~729.9m，氧化沟基础底标高726.55~728.8m，氧化沟东侧地基土有厚度为5.5m的软塑状粉质粘土（地基承载力特征值为94kPa），氧化沟施工过程中未对软塑状粉质粘土进行处理，东侧原始地面至基础底为人工回填土。因此，东侧部分氧化沟水池地基为不均匀地基，且差异较大，水池投入使用后，荷载增加，在上部荷载的作用下，地基不产生不均匀沉降，东侧沉降大于西侧，由于伸缩缝位置为水池结构的薄弱部位，受东部水池不均匀沉降影响而张开。为保证工程能继续正常运行，项目业主委托专业单位对该伸缩缝以东部分氧化沟水池地基进行加固设计和施工。

2 场地工程地质条件

2.1 地形地貌

工程所在区域地貌属构造侵蚀地貌类型，以中高山为主，山体大，地形陡峻，特别是湘江强切割区呈现了河谷地貌特征。当河流通过坚硬的石灰岩地区，多悬崖峭壁，河流平直，两侧山体多岩溶洞穴，当河流通过较软的碎屑岩地区，河谷宽缓，河床弯曲较大，并形成阶地。场地位于湘江河的一级阶地上，地形平坦，场地地面高出河水面3.00~12.80m左右。场地原为耕地，总体较平整，场地高程在723.50~733.3m，一般高差约0.00~5.00m，最大高差9.80m。场地东侧3.6m原始地形为一条河道，河道流向为南北向，原始地形西侧高、东侧低，场地东侧地基土有厚度为5.5m的软塑状粉质粘土分布，该粘土上部为人工回填土。

2.2 地层岩性

根据钻探揭露，场地分布的地层为四层，自上而下为：耕植土、粉质粘土、圆砾层、基岩，现分述如下：

（1）耕植土（Qpd）：灰黄、灰黑色粘土，多植物根系，结构松散，厚0.00~0.50m。

（2）粉质粘土（Qal+pl）：灰黄色、呈可—软塑状，结构较密实，含较多的黑色锰质薄膜及少量岩块，厚1.80~13.20m。

（3）圆砾层（Qal+pl）：呈灰色、灰白色、灰黑色，颗粒形状以亚圆形为主，粒径大于2mm的颗粒含量超过全重的50%，结构稍密，厚0.50~6.00m。

（4）松子坎组基岩（T2s2）：灰、灰黑、灰绿、紫红色泥岩，含钙质泥岩及白云质灰岩，夹有薄层钙质泥质白云岩，上部局部岩芯多呈砂状、颗粒状，偶夹块状和短柱状，岩体破碎；下部岩芯多呈碎块状、块状、少有短柱状、柱状，岩体较破碎。

2.3 水文地质条件

官仓污水处理厂位于湘江河东岸，地势低洼，湘江属乌江一级支流，由西向东径流，流域面积广，流量较大，多年平均径流量78.86m3/s。预处理区及污泥处理区已靠近河流水边线，因此，湘江的水文状况对该厂的建设和运行影响极大。

除耕植土含少量上层滞水外，粉质粘土为不透水层。场地内地面积水坑及小股水流较多，均未见下渗现象。圆砾层孔隙度大为强透水层，该层埋藏于粉质粘土之下含丰富的孔隙水。松子坎组二段以泥岩为主，在区域上属隔水层，局部含层间裂隙水。

场区地下水靠降水补给，由于场地被河溪包围的阶地上，形成四周低洼中间较高的台地，又为弱透水的粉质粘土复垦地，降水不能直接补给地下水，多以地表径流形式排入湘江河。

在深部即湘江河和周围溪沟标高之下，地下水受河溪水的侧向补给，在含水层内形成地下径流，向湘江河下游径流排泄。场地位于湘江河东岸，地势低洼，根据测量，湘江河勘察期间河水位标高720.50m，场地地下水埋藏较浅。

2.4 地震

场区构造不发育，无活动断层分布，场地稳定性好。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），遵义市抗震设防烈度小于6度，设计基本地震加速度值小于0.05g。

3 地基处理技术研究

3.1 岩土参数选择

根据勘察成果，除耕植土外，场区岩土层自上而下依次为可塑状粉质粘土、软塑状粉质粘土、圆砾层、基岩，各岩土层的物理力学指标参数建议值具体如下：

（1）可塑状粉质粘土。承载力特征值：fak=166kPa，压缩模量：Es=6.08MPa，重度：γ=19.2kN/m3，粘聚力标准值：Ck=29.5kPa，内摩擦角标准值：φk=12.6°。

（2）软塑状粉质粘土。承载力特征值：fak=94kPa，压缩模量：Es=3.04MPa，重度：γ=17.9kN/m3，粘聚力标准值：Ck=17.9kPa，内摩擦角标准值：φk=8.5°。

（3）圆砾层。承载力特征值：fak=200kPa，变形模量：E0=21.5MPa。

（4）基岩。强风化松子坎组泥岩（破碎层）：承载力特征值fak=300kPa；中风化松子坎组泥岩（较破碎层）：承载力特征值fak=2000kPa；重度γ=26.1kN/m3，天然单轴抗压强度标准值frk=14MPa。

3.2 地基处理范围及施工条件分析

根据氧化沟水池的变形特征，并结合地勘资料、设计资料及施工情况，一期倒置A/O一体化氧化沟不均匀沉降主要为东侧伸缩缝以东部分，氧化沟东侧约13m区域分布有软塑状粉质粘土，东侧伸缩缝以西部分氧化沟基低位于可塑状粉质粘土，东侧伸缩缝以东部分氧化沟基础为回填土，在施工过程中未进行系统、严格地碾压。因此，本次地基加固的范围为一期倒置A/O一体化氧化沟东侧伸缩缝以东部分氧化沟地基，其余部分根据后期使用过程的沉降变形情况来定。

根据建设单位的要求，氧化沟地基加固不能影响厂区的正常使用，氧化沟周围已建成的道路及管线设施在加固施工期间应具备正常运行的条件，氧化沟在加固施工至一定阶段后，对不均匀沉降产生的裂缝进行修补完成后，氧化沟要投入使用，即地基加固的中后期存在地基加固施工与氧化沟使用同时进行的情况。

由于受条件限制，结合现场事情情况，不具备在氧化沟的东侧及北侧开挖进行加固施工的条件，不能在氧化沟池子内部进行地基加固施工。本次加固设计采用在氧化沟南侧道路以外进行开挖，从南侧施工水平向的加固措施，竖直向的加固措施在氧化沟外侧绿化带进行实施。

3.3 地基处理设计方案

地基加固主要采用高压旋喷+水平向注（压）浆钢管+钢管桩，加固实施后提高地基土体的整体强度及均匀性[1-3]。由于场地东侧原地貌为河流，分布有厚约5.5m的软塑状粉质粘土，该粘土层的上部至污水处理厂底面为回填土，在施工的过程均未对软粘土和回填土进行处理，这是导致地基不均匀沉降最终变形的主要原因，故本次专门沿水池外围设计了两排高压旋喷桩对软弱地基进行加固；此外，为了防止氧化沟基础进一步向东侧滑动，又在东侧设置一排钢管桩以增强地基土的侧向抗剪强度。

根据地基土的分布情况，水平向注（压）浆钢管在竖向上共设1~7排，水平向注（压）浆钢管根据地层分布由西至东排数递增，钢管超出氧化沟北侧结构不小于3m，水平向注（压）浆钢管在水平方向上超出3m，水平向注（压）浆钢管竖向间距为1m，第1排水平向间距为0.5m、1m，第2~7排水平向间距均为1m，成孔Ø102mm，内插Ø42mm×4mm无缝钢管。

一期倒置A/O一体化氧化沟二沉池基础为“杯”型，中心部分相对外围基础埋深浅，东侧二沉池基底回填土厚度达3.7m。为确保二沉池中心部位地基得到有效的加固，在第3、4排水平钢管标高设向上倾角为5°的注浆钢管，上仰注浆钢管水平间距为3m，长度为33m、44.5m。为确保施工达到设计要求，既有效加固基底回填土，又不对氧化沟基础造成不利影响，在南侧开挖施工位置进行钻孔试验，成孔试验要求：钻孔向上倾角为5°，施钻3个孔（1个33m，2个44.5m），施钻结束后，在试验钻孔的末端进行开挖，验证成孔的倾角及水平方位情况。根据试验结果，调整向上倾斜钢管的施钻倾角及开孔位置的标高。

沿水池外围设两排高压旋喷桩，直径Ø800mm，列间距600mm，搭接200mm，排间距800mm，桩长16m。

最东侧水平注浆钢管外0.5m设一排钢管桩，钢管桩成孔Ø180mm，内插Ø108mm×10mm无缝钢管，列间距0.6m，桩长18m，桩顶设0.2m×0.2m连梁，连梁强度等级C30。

水平注（压）浆钢管施工靠水池一侧开挖形成的临时边坡，坡比为1∶0.5，采用挂网喷锚+竖向钢管桩支护；背向水池一侧坡比为1∶1.5分台放坡开挖。土方开挖采用分层开挖，分层支护，上一层支护强度达到设计要求后，方能开挖下一层土体。由于开挖土方量较大，临近坡顶50m区域内不得堆存土方，避免对开挖边坡形成超载，影响边坡的稳定性，土方堆存位置根据现场实际情况确定。

根据2018年2月至2019年7月的监测数据，在施工期间，施工的区域的变形量略大，其余部位的变形量较小；在竣工后，整体的水平位移和沉降变化量均较小，且均未超限。截止到目前为止，未发现地表上的建筑发生异常，周边也未发现地表有明显的裂缝，符合一般的变化规律。因此，从观测的成果和地面宏观调查情况表明，地基整体已趋于稳定状态，本次地基处理已达到了预期的目的。

4 结论

（1）污水处理厂一期倒置A/O一体化氧化沟东侧为一条河道，地基土有厚度为5.5m的软塑状粉质粘土，地基为不均匀地基，在施工过程中未对该软弱土层进行处理，最终在水池投入使用后地基不产生不均匀沉降。

（2）本次地基处理（加固）的范围为氧化沟东侧伸缩缝以东部分氧化沟地基，由于受现场条件限制，只能在氧化沟南侧道路以外进行开挖，从南侧施工水平向的加固措施，竖直向的加固措施在氧化沟外侧绿化带进行实施。

（3）结合地基变形特征及现场施工条件，本次地基加固主要采用高压旋喷+水平向注（压）浆钢管+钢管桩，加固实施后提高地基土体的整体强度及均匀性。