洪 輝

(新疆塔里木河流域干流管理局，新疆 庫(kù)爾勒市 841000)

博斯騰湖位于新疆巴音郭楞蒙古自治州境內(nèi)，博斯騰湖東泵站(以簡(jiǎn)稱(chēng)東泵站)位于博湖西南角，距庫(kù)爾勒市64kg。東泵站工程是塔里木河近期綜合治理項(xiàng)目的三個(gè)標(biāo)志性工程之一，工程概算投資為14754.08萬(wàn)元，設(shè)計(jì)抽水流量為45m3/s，加大抽水流量為54m3/s，裝機(jī)容量為5×1100kW。東泵站工程主要由引水渠、上游翼墻、攔污橋、進(jìn)水池、主副廠房、出水池、安裝間和110kV輸電線(xiàn)路組成。工程規(guī)模為大(二)型，工程等別為Ⅱ等，工程設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核防洪標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇，工程設(shè)防烈度為7度。

東泵站工程建成后對(duì)改善塔里木河下游的生態(tài)環(huán)境有重要作用。

1 場(chǎng)區(qū)的工程地質(zhì)

場(chǎng)地位于天山南麓博斯騰湖南岸，地貌單元為庫(kù)魯塔格山山前洪積與湖濱沉積交錯(cuò)地帶，地形南高北低。站址區(qū)在湖濱沼澤濕地區(qū)，地形略有起伏，高程1047.5～1049.3m。近廠區(qū)地震活動(dòng)很弱，現(xiàn)代活動(dòng)不明顯，站區(qū)處于區(qū)域構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定地段上，地震基本烈度為七度。

站址區(qū)出露地層均為第四系湖積物，1層為全新統(tǒng)淤泥質(zhì)土、松散，厚1.0～1.6m，施工時(shí)已清除。2層為全新統(tǒng)粉質(zhì)壤土，埋深1.6～3.6m，厚2m左右，結(jié)構(gòu)中密，施工時(shí)已清除。3層湖積中細(xì)砂，黃褐色，埋深3.6～13m之間，層厚8～10m，密實(shí)或極密實(shí)砂。4層為灰和銹黃色相間粉質(zhì)粘土，堅(jiān)硬密實(shí)，承載力高。開(kāi)工時(shí)表部潛水接近地表。

泵站主廠房基礎(chǔ)設(shè)置在1035.5m粉質(zhì)粘土層上，施工時(shí)，該部位的中細(xì)砂全部挖除。上游翼墻、攔污橋、進(jìn)水池、副廠房、安裝間和出水池基礎(chǔ)設(shè)置在埋深3.6～13m(1045.4～1036.0m)之間厚9.4m中細(xì)砂層。按初設(shè)報(bào)告，9m以上有液化可能性(1040.0m)以上，9～13m砂層不液化。13m以下為巨厚層粉質(zhì)粘土層。

該站址上游翼墻、攔污橋、進(jìn)水池、副廠房、出水池和安裝閘主要受力層為中細(xì)砂，施工揭露其頂板埋深2.81～3.5m，按原初勘報(bào)告，標(biāo)貫擊數(shù)17～18擊，干密度ρd=1.6～1.88g/cm3，壓縮系數(shù) a0.1－0.3=0.05 ～0.14MPa－1，壓縮模數(shù) Es=12.1～26.9MPa－1，天然孔隙率 e=0.416 ～0.601，小于0.8，屬緊密砂，低壓縮性，建議中細(xì)砂地基承載力fk=160～180kPa。設(shè)計(jì)要求地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk≥350kPa，因該砂層地基承載力不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，并存在地基液化問(wèn)題，原設(shè)計(jì)采取振沖擠密樁處理，如表1所示。

2 中細(xì)砂層地基承載力評(píng)價(jià)

施工階段，根據(jù)泵站基坑的實(shí)際開(kāi)挖情況，業(yè)主、設(shè)計(jì)及監(jiān)理會(huì)議決定對(duì)原勘察資料進(jìn)行復(fù)核，并補(bǔ)充了一些地質(zhì)勘察工作。

(1)對(duì)泵站開(kāi)挖基坑中細(xì)砂層做原狀試驗(yàn)9次，干密度ρd=1.72～1.83g/cm3，相對(duì)密度Dr=0.84～0.96，承載力fk=260～280kPa。

(2)山西省地質(zhì)工程勘察院在站址打4個(gè)勘探鉆孔，在埋深4m以下中細(xì)砂層進(jìn)行21次標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，最低35擊，最高170擊，平均90擊，建議fk=350kPa以上。

表1 地基振沖擠密樁處理參數(shù)表

(3)相對(duì)密度Dr=0.67～1.0為密實(shí)或極密實(shí)砂，本場(chǎng)地為0.84～0.96，屬極密實(shí)砂。天然空隙比e＜0.8屬緊密狀態(tài)，而本場(chǎng)地 e=0.416～0.601。根據(jù)重(Ⅱ)型勘探擊數(shù)N63.5＞9擊為密實(shí)砂，而本場(chǎng)地N63.5=12～45擊。根據(jù)標(biāo)貫試驗(yàn)，國(guó)際和南京水科所N63.5＞50擊為極密實(shí)砂，而本場(chǎng)地平均擊數(shù)60擊，判別本場(chǎng)地中細(xì)砂屬極密實(shí)狀態(tài)是可靠的。本場(chǎng)地中細(xì)砂天然狀態(tài)可保持直立，也證實(shí)這一點(diǎn)。

(4)地基承載力 fk按 Dr＞0.67，fk=350kPa。按標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)確定:N63.5=59～60擊時(shí)，fk＞350kPa。按重(Ⅱ)型錘擊數(shù) N63.5＞10擊，fk=300kPa，而本場(chǎng)地 N63.5=12～42擊，fk＞400kPa。即按土工試驗(yàn)資料fk=260～280kPa，深寬修正后也達(dá)到380kPa。

綜合上所述，本場(chǎng)地埋深4.0m以下中細(xì)砂層地基承載力fk＞350kPa是可靠的，完全可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3 地基液化評(píng)價(jià)

施工階段，業(yè)主、設(shè)計(jì)及監(jiān)理會(huì)議研究認(rèn)為，1043.0m以下中細(xì)砂層不存在液化問(wèn)題，原因有以下幾方面。

(1)地震烈度及地質(zhì)構(gòu)造。本場(chǎng)地地震基本烈度為七度，站址附近斷裂活動(dòng)不明顯，在構(gòu)造上本場(chǎng)地處于區(qū)域構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定地段。

(2)本場(chǎng)地在可研和初設(shè)階段共打鉆孔14個(gè)，鉆孔標(biāo)貫342次。僅在ZK1一個(gè)鉆孔深度6m、8m、9m存在液化問(wèn)題。這樣小的機(jī)率不能排除其偶然性，或許因鉆機(jī)操作時(shí)，清孔不凈或殘留巖心等原因造成。一般規(guī)律是場(chǎng)地有液化問(wèn)題是普遍的，即或砂層分布不均勻也應(yīng)大部分鉆孔應(yīng)有或輕或重的反應(yīng)，決不會(huì)只有一個(gè)鉆孔存在液化問(wèn)題。

(3)液化鉆孔 ZK1位于主廠房中心(初設(shè)報(bào)告)，而主廠房中細(xì)砂已全部挖除，基礎(chǔ)坐在粘土層上，根本不存在液化問(wèn)題。副廠房、出水池、安裝間的13個(gè)鉆孔又不存在液化鉆孔。

(4)從可研和初設(shè)13個(gè)鉆孔標(biāo)貫擊數(shù)18～47擊，實(shí)際標(biāo)貫擊數(shù)大于臨界標(biāo)貫擊數(shù)，不存在液化問(wèn)題。實(shí)際13個(gè)鉆孔是對(duì)ZK1孔的校正。施工階段在中細(xì)砂層中所打5個(gè)鉆孔和進(jìn)行標(biāo)貫試驗(yàn)58次，施工資料真實(shí)可靠。58次標(biāo)貫最小擊數(shù)32～37擊，平均擊數(shù)54～75擊，再次證明中細(xì)砂層在7度地震時(shí)不存在地基液化問(wèn)題。

從施工開(kāi)挖中監(jiān)理和施工單位取原狀樣Dr＞0.8設(shè)計(jì)院取樣試驗(yàn) Dr=0.7～0.8，ρd=1.72～1.83g/cm3，初設(shè)報(bào)告ρd=1.60～1.88g/cm3，這些數(shù)字說(shuō)明該砂層屬于密實(shí)或極密實(shí)砂，不存在地基液化問(wèn)題。

4 地基處理意見(jiàn)

根據(jù)施工階段對(duì)泵站地基承，載力和液化問(wèn)題的評(píng)價(jià)，說(shuō)明該泵站工程地質(zhì)條件優(yōu)良，中細(xì)砂層在高程1043m以下，地基承載力fk達(dá)到350kPa以上，完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。在地震烈度七度時(shí)，不存在地基液化問(wèn)題。

施工階段，經(jīng)參建各方討論分析論證，最終采用砂礫石置換基礎(chǔ)，改變振沖擠密樁設(shè)計(jì)方案，已實(shí)施。同時(shí)，由于高程1043m以下中細(xì)砂承載力及地基液化均不存在問(wèn)題，經(jīng)參建各方討論分析論證，又將中細(xì)砂層的開(kāi)挖高程從1038m提高到1040m，減少開(kāi)挖量及回填量各7000m3，充分發(fā)揮了原地層的潛力。

5 振沖擠密樁地基處理方案和砂礫石置換基礎(chǔ)方案的比較

5.1 投資比較

根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙，引水渠，攔污橋，進(jìn)水池、副廠房、出水池，安裝間采用振沖擠密樁，總造樁進(jìn)尺1.4669m，樁數(shù)1834根，實(shí)際總投資22.11萬(wàn)元。

按振沖擠密樁設(shè)計(jì)圖紙，樁頂需鋪設(shè)0.5m厚砂礫墊層，場(chǎng)區(qū)樁頂沙礫墊層共需4557.91m3，沙礫墊層單價(jià)為26元/m3，共需投資11.85萬(wàn)元。

副廠房和出水池振沖擠密樁施工前按設(shè)計(jì)圖紙應(yīng)對(duì)已開(kāi)挖基坑回填中細(xì)砂，回填中細(xì)砂總計(jì)2.49m3，回填中細(xì)砂單價(jià)為12.43元/m3，共需投資30.92萬(wàn)元。

振沖擠密樁地基處理方案共需工程投資26.38萬(wàn)元。砂礫石置換基礎(chǔ)地基處理方案后共需砂礫料2.99萬(wàn)m3，砂礫料單價(jià)26元/m3，砂礫石置換基礎(chǔ)地基處理方案總投資73.18萬(wàn)元，節(jié)省工程直接投資190.65萬(wàn)元。

5.2 工期比較

按照振沖緊密樁試驗(yàn)，副廠房和出水池樁長(zhǎng)＞10m，每樁需65～70min，按60min造長(zhǎng)樁一根，814根需時(shí)40.7d(每臺(tái)機(jī)一天造20根)，上游翼墻，攔污橋，進(jìn)水池，安裝間每小時(shí)造2根，(包括移動(dòng)20min)，1020根短樁需25.5d，(40根/d)，共需66.2工日，振沖試驗(yàn)樁質(zhì)檢和各建筑物振沖擠密樁質(zhì)檢各需要等14d后方可進(jìn)行。質(zhì)檢時(shí)間為3d，共需97個(gè)臺(tái)日，加之風(fēng)沙雨日即100臺(tái)日。按兩臺(tái)振沖機(jī)計(jì)算，整個(gè)泵站的振沖緊密樁最少需50d才能完成。采用砂礫石置換基礎(chǔ)處理泵站地基后，節(jié)省施工時(shí)間50d。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我們?cè)诒谜臼┕るA段，對(duì)原地質(zhì)勘察資料進(jìn)行了詳細(xì)分析，并補(bǔ)充了少量勘察試驗(yàn)工作，經(jīng)過(guò)對(duì)2種地基處理方案的比較，最終采用了砂礫石置換基礎(chǔ)處理泵站地基，為工程節(jié)省了投資和施工時(shí)間。因此，施工階段復(fù)核原勘察資料是非常重要的，但在評(píng)價(jià)這些資料時(shí)必須公正、客觀才能得出正確結(jié)論。