中珠联围大涌口泵站新建工程地质勘察分析

解 缙

(中源勘测设计研究有限公司，陕西 西安 710000)

中珠联围大涌口泵站内连坦洲大涌，外接西江，地质情况复杂。为了确保其安全运行，需对大涌口水闸进行重新建设。

1 工程概况

大涌口水闸位于中山市坦洲镇境内，是中珠联围干堤上的一座集防洪水(潮)、排洪、抗咸、灌溉为一体的水利工程[1]。工程建于1959年，2006年重建。水闸为12孔，过流总净宽170.4 m，闸室总宽198 m，闸底板高程-3.5 m(珠基，下同)，最大过闸流量为1774 m3/s，属Ⅰ等大(1)型工程，其主要建筑物级别为1级，次要建筑物为3级。水闸防潮按100 a一遇最高洪潮位设计，防洪按50 a一遇洪水设计，200 a一遇洪水校核。经过多年运行，工程病险问题较多，需拆除重建。

2 泵站工程地质条件分析

依据规范及设计要求，本次勘察共布置了7个钻孔(编号分别为BZK1～BZK7)，收集利用了《中山市中珠联围大涌口水闸重建工程初步设计阶段补充岩土工程勘察报告》中的2个钻孔(ZK9、ZK10)及《中珠联围海堤(马角至大涌口水闸段)加固工程》中的5个钻孔(CZK136～CZK140)，供地质勘察分析。

2.1 地质条件

工程区位于珠江三角洲南部中珠联围磨刀门水道和大涌口交汇处，区内鱼塘沟渠纵横分布，水系发育，属珠江三角洲海陆交互相沉积平原，海滨相一级阶地，地势平坦。工程区未见活动性断层发育。地震动峰值加速度为0.10 g，反应谱特征周期值为0.35 s。

地下水类型主要有：第四系上层滞水、孔隙水和基岩裂隙水。地下水位年变化幅度约为 1.5～3.5 m，受涨潮和退潮的影响较大，日变化幅度一般为1.0～1.5 m。勘察期间钻孔中测得地下水稳定水位深度为0.7～2.3 m。场地内地下水对混凝土无腐蚀性，在干湿交替情况下对钢筋混凝土结构中钢筋具有中等腐蚀性，对钢结构具有中等腐蚀性。具体试验数据见表1。

表1 闸址区环境水腐蚀性评价

2.2 场地稳定性

工程区特殊性岩土主要为人工填土、软土。人工填土具有不均匀、欠固结、高压缩、低强度等特性，建议进行换填。软土普遍发育，淤泥、淤泥质土类软土普遍具有孔隙比大，天然含水率大于液限，多呈流塑状态，具高压缩性、低强度、低透水性、不均匀性、触变性、流变性、灵敏度较高，容易引起建筑物地基沉降变形及滑移稳定等问题，建议对软土采取地基处理措施。

根据收集的勘察资料及现场地质测绘成果，结合区域地质资料综合分析，勘察场地及附近未发现有影响场地稳定性的地质构造，也没有岩溶或土洞塌陷、地裂缝、滑坡体等不良地质作用或地质灾害隐患，总体上本拟建工程场地基本稳定，但工程区分布较厚软土，属于抗震不利地段，稳定性及适宜性较差，需采取一定的工程措施方能建设。

2.3 场地地基土层

工程场地内人工填土成分较复杂，该层分布连续，厚度不均匀，压实度较差，承载力较低，压缩性差异较大，为中等透水层；②-1淤泥、②-2淤 泥质土层承载力低，压缩性高，强度低，为微透水层，未经处理不能直接作为建筑物基础的天然地基持力层；③-1粉质黏土、③-2砂质黏土层呈可塑～硬塑状，埋藏较深，承载力一般，为微透水层，可作为一般建筑物桩基础持力层；③-3中粗砂层呈中密～密实状，承载力中等，埋藏较深，为强透水层，但分布范围不均匀，不建议作为建筑物桩基础持力层；④残积土承载力中等，稳定性较好，埋深起伏较大，可作为一般建筑物的桩基础持力层。各基岩风化带承载力较高，稳定性较好，可作为建筑物的桩基础持力层。

3 主要地质问题

3.1 地基承载力差，建筑物基础易沉降变形

通过现场勘探表明，场地地基上部分布有较厚淤泥、淤泥质土层。其中②-1淤泥已揭露层厚9.00～21.50 m，层顶高程-9.14～0.46 m，②-2淤 泥质土层厚6.90～27.00 m，层顶高程-22.83～-8.54 m。淤泥等软土层具有天然含水量高、孔隙比大、灵敏度高、压缩性大、强度低、物理力学性质差、承载力低等特征，属于中～高灵敏度，易产生高压缩变形、侧向滑移或挤出，影响上部建筑物稳定，容易发生建筑物基础沉降变形现象，不适宜作为基础持力层进行设计。各岩土层工程特性指标建议值见表2。

表2 各岩土层工程特性指标建议值汇总

3.2 抗滑及抗冲刷稳定性差

根据钻探揭示成果，地基土中上部有淤泥、淤泥质土层。其抗滑、抗冲刷能力均较差，且强度低，在堆载作用下易引起岸坡滑移。工程建设中应充分考虑到淤泥及淤泥质土抗冲刷能力差的不利影响，建筑物基础应深入最大冲刷深度以下一定深度，避免在遭受河流、洪水推力及冲刷、淘蚀作用和地震作用时而发生土体流失、滑移变形等不良工程问题。

抗滑稳定的验算主要考虑第②-1层淤泥、②-2层 淤泥质土[2]。泵站建基面与②-1层淤泥摩擦系数建议采用0.15，泵站建基面与②-2层淤泥质土摩擦系数建议采用0.18。

3.3 渗透稳定问题

根据各土层现场原位测试和室内土工试验成果,工程地基土中分布的中粗砂渗透变形类型主要为管涌型。各层土的允许水力比降安全系数取2.5，经过计算并结合本工程场地地基土的工程特性，另外参照《水利水电工程地质勘察规范》(GB 50487—2008)附录G“土的渗透变形判别”中表G.0.7及《水闸设计规范》(SL 265—2016)中表6.0.4“水平段和出口段允许渗流坡降值”，综合确定本工程场地地基土的允许水力比降和渗透性指标等地质建议值见表3。

表3 地基土渗透性等有关地质参数建议值

拟建泵站基础位于淤泥层，为极微透水性，属相对隔水层，其下为淤泥质土、粉质黏土、砂质黏土、中粗砂层和残积土层。淤泥质土为极微透水层，粉质黏土为微透水性，属相对隔水层；砂层为中等～强透水层，但埋深较大，且上部为厚度较大的相对不透水层，因此闸基基本不存在渗漏问题，但应注意淤泥层局部夹大量粉砂及贝壳碎屑，为弱～中等透水性，且上部淤泥层会产生流土型渗透变形破坏，建议采用悬挂式垂直防渗或高压喷射注浆水平隔渗等方法，也可在渗流出口处铺设透水材料，形成压渗盖重，防止流土破坏。

3.4 边坡稳定性差

拟建泵房底板设计高程为-3.50 m，地基土层主要为人工填土、淤泥层，各岩土层边坡坡率允许值见表4。边坡稳定性差，部分地方需支护。

表4 各岩土层边坡坡率允许值

4 基础处理方案

4.1 泵 房

拟建泵房底板设计高程为-3.50 m，泵房基础位于淤泥层上。淤泥层承载力特征值为55 kPa，该层具有天然含水量高、孔隙比大、灵敏度高、压缩性大、强度低、物理力学性质差、承载力低等特征，未经处理一般不宜直接作为建筑物基础的天然地基的浅基础持力层。建议对上部淤泥等软弱土层采用砂石桩法、水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、真空堆载联合预压等处理措施，以处理后的复合地基作为地基持力层，复合地基承载力宜通过现场静载荷试验确定，并进行软弱下卧层验算；若复合地基仍不能满足设计要求时，也可采用桩基础型式，桩型建议采用摩擦桩，以残积土或下部花岗岩风化层作为桩端持力层。

4.2 清污桥

清污桥设计底板底高程-2.00 m，清污桥基础位于淤泥层上。淤泥层承载力特征值为55 kPa，该层具有天然含水量高、孔隙比大、灵敏度高、压缩性大、强度低、物理力学性质差、承载力低等特征，未经处理一般不宜直接作为建筑物基础的天然地基的浅基础持力层。建议对上部淤泥等软弱土层采用砂石桩法、水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、真空堆载联合预压等处理措施，以处理后的复合地基作为地基持力层，复合地基地基承载力宜通过现场静载荷试验确定，并进行软弱下卧层验算；若复合地基仍不能满足设计要求时，也可采用桩基础，桩型建议采用摩擦桩，以残积土或下部花岗岩风化层作为桩端持力层。

4.3 出水涵及防洪闸

出水涵及防洪闸设计底板高程0.20 m，出水涵及防洪闸基础位于筑填土、淤泥层上部。淤泥层承载力特征值为55 kPa，该层具有天然含水量高、孔隙比大、灵敏度高、压缩性大、强度低、物理力学性质差、承载力低等特征，未经处理一般不宜直接作为建筑物基础的天然地基的浅基础持力层。建议对上部淤泥等软弱土层采用砂石桩法、水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、真空堆载联合预压等处理措施，以处理后的复合地基作为地基持力层，复合地基地基承载力宜通过现场静载荷试验确定，并进行软弱下卧层验算；若复合地基仍不能满足设计要求时，也可采用桩基础，桩型建议采用摩擦桩，以残积土或下部花岗岩风化层作为桩端持力层。

4.4 挡墙及混凝土护坦

本次拟建挡墙及混凝土护坦基础底板高程为-2.00 m。淤泥层承载力特征值为55 kPa，该层具有天然含水量高、孔隙比大、灵敏度高、压缩性大、强度低、物理力学性质差、承载力低等特征[3]，未经处理一般不宜直接作为建筑物基础的天然地基的浅基础持力层。建议对上部淤泥等软弱土层采用砂石桩法、水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、真空堆载联合预压等处理措施，以处理后的复合地基作为地基持力层，复合地基地基承载力宜通过现场静载荷试验确定，并进行软弱下卧层验算。

4.5 基坑开挖与降排水

(1)基坑开挖。该工程临近大涌口水闸，拟建泵站基础位于淤泥层，为极微透水性，属相对隔水层，闸基基本不存在渗漏问题，但应注意淤泥质土层局部夹大量粉砂及贝壳碎屑，为弱～中等透水性，且上部淤泥层会产生流土型渗透变形破坏，故基坑开挖应避免地面超载，并应采取降排水措施以避免雨水浸泡引起基坑失稳。施工过程中应按相关规范对边坡及周边进行监测，做到信息化施工，发现异常情况及时处理。基坑开挖时应对临近建(构)筑物进行支护，确保基坑稳定。建议采用悬挂式垂直防渗或高压喷射注浆水平隔渗等方法，也可以在渗流出口处铺设透水材料，形成压渗盖重，防止流土破坏。

(2)降排水。本工程基坑开挖最大深度约6 m，基坑开挖期及主体工程施工期必须进行基坑排水。基坑排水主要包括基坑周围渗水和大气降水。建议采用钻孔灌注桩、重力式水泥土墙或排桩+内支撑的支护方案。基坑开挖应避免地面超载，并应采取排水措施以避免雨水浸泡引起基坑失稳。

基坑开挖过程中的排水系统布置在基坑的两侧。排水沟和深井随基坑开挖逐步下移，并根据基坑的不同高程，采用分层截流、分级抽水。地面排水系统结合道路布置，在施工场地四周开挖排水沟。下雨时，基坑周边的地面汇水，由排水沟拦截，不进入基坑。

5 结 语

通过分析探讨可知，工程场地稳定性及适宜性较差，地基软土承载力差，施工前应对上部淤泥等软弱土层采用砂石桩法、水泥土搅拌桩、高压旋喷桩、真空堆载联合预压等处理措施，以提高地基承载力。基坑开挖时应对临近建(构)筑物采用钻孔灌注桩、重力式水泥土墙或排桩+内支撑的支护方案，进行支护，并采用分层截流、排水沟拦截、分级抽水，确保基坑稳定，施工安全。