（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 山西太原 030024）

1 工程基本情況及原設(shè)計(jì)方案

晉陽(yáng)湖加壓泵站作為清徐原水直供工程的提水加壓泵站，擔(dān)負(fù)著從晉陽(yáng)湖取水向清徐太化調(diào)蓄水池供水的工程任務(wù)。原布置于晉陽(yáng)湖北側(cè)，后根據(jù)晉陽(yáng)湖規(guī)劃及業(yè)主要求，在技施階段將泵站調(diào)整至規(guī)劃中晉陽(yáng)湖擴(kuò)湖區(qū)東南側(cè)，東側(cè)緊臨新晉祠路。泵站主體建筑包括:前池、主副廠房、控制閥井等。泵站設(shè)計(jì)流量為3.82 m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程為13.5 m，進(jìn)水池最低水位相對(duì)高程為76.0 m（文中高程皆為相對(duì)高程），最高水位78.0 m，出水池水位64.2 m。泵站安裝3臺(tái)立式混流泵（二工一備），總裝機(jī)容量3×400 kW。當(dāng)供水流量不大于1.58 m3/s時(shí)，輸水工程采用自流重力流輸水，泵站泵組不投入運(yùn)行；當(dāng)供水流量大于1.58 m3/s時(shí)，泵站泵組開(kāi)始投入運(yùn)行。泵站廠區(qū)布置圖見(jiàn)圖1。

由于泵站地質(zhì)情況較差，采用沉管碎石樁進(jìn)行處理，樁徑0.6 m，排距1.8 m，孔距1.8 m，樁長(zhǎng)15 m，梅花形布置，共計(jì)584根。原勘察設(shè)計(jì)初期，地坪高程74.5m左右，設(shè)計(jì)泵站主廠房基礎(chǔ)底高程69.4 m，基礎(chǔ)底部設(shè)有0.1 m厚的素混凝土墊層，0.4 m厚碎石墊層，樁頂高程68.9 m，由于液化土層厚度為8～10 m，設(shè)計(jì)樁底高程53.9 m，樁長(zhǎng)15 m伸入黏土中1 m。用于滿足建筑地基承載力要求及消除液化。但技術(shù)施工階段，廠區(qū)擔(dān)任國(guó)際自行車賽及水秀表演的停車場(chǎng)已經(jīng)經(jīng)過(guò)一定程度的回填，回填高程約78.5 m，比原勘察高程高出4 m，園區(qū)規(guī)劃施工完善不具備大開(kāi)挖施工條件，此泵站基坑為深基坑、大基坑且地下水位較高，經(jīng)過(guò)專家論證會(huì)討論后建設(shè)方已委托相關(guān)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)基坑支護(hù)方案。待工法樁支護(hù)施工完畢后，碎石樁施工將對(duì)工法樁產(chǎn)生擠壓甚至破壞其功能，并且由于無(wú)法進(jìn)行一定程度的開(kāi)挖3～5 m，這樣造成碎石樁上部空樁較長(zhǎng)，施工單位目前施工的有效碎石樁長(zhǎng)度大概17 m左右。原碎石樁方案難以實(shí)施。

圖1 晉陽(yáng)湖泵站廠區(qū)布置圖

2 工程地質(zhì)

根據(jù)《清徐原水直供工程晉陽(yáng)湖泵站技施階段工程地質(zhì)勘察報(bào)告》中關(guān)于取水泵站的描述，晉陽(yáng)湖泵站前池及主廠房基礎(chǔ)底高程為69.40 m，副廠房的整平高程為77.70 m，前池及主廠房地基土上部為第四系全新統(tǒng)洪沖積低液限黏土夾低液限粉土透鏡體，厚2.70～4.20 m，中部為第四系全新統(tǒng)洪沖積級(jí)配不良砂與粉土質(zhì)砂、含細(xì)粒土砂交錯(cuò)分布，且局部夾低液限粉土透鏡體，厚8.8～10.8 m。下部為第四系上更新統(tǒng)洪沖積低液限黏土，揭露最大厚度7.3 m。地基存在因巖性不一、結(jié)構(gòu)密實(shí)程度不同而產(chǎn)生的不均勻沉降問(wèn)題。地下水埋藏深度為2.03～2.22 m，高程為72.39～72.64 m，基礎(chǔ)位于地下水之下，基坑開(kāi)挖存在涌水問(wèn)題。泵站地基土的級(jí)配不良砂、粉土質(zhì)砂、含細(xì)粒土砂、低液限粉土存在地震液化問(wèn)題[1]，液化指數(shù)為15.1～32.5，液化等級(jí)多為嚴(yán)重，綜合判定本場(chǎng)地液化等級(jí)為嚴(yán)重。據(jù)泵站場(chǎng)地處地下水水質(zhì)分析資料，該處地下水為中性極硬淡水，地下水水化學(xué)類型為Cl-SO4-Mg，對(duì)混凝土具強(qiáng)腐蝕性，對(duì)結(jié)構(gòu)中的鋼筋具中等腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性。建議采用擠密碎石樁、振沖等加密法工程處理措施[2]，全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且對(duì)基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)處理，確保泵站正常運(yùn)行。泵站地質(zhì)剖面圖見(jiàn)圖2。

圖2 泵站地質(zhì)剖面

3 圍封處理方案

圍封處理范圍包括前池及主廠房，兩處建筑主體建基面高程一致，采用4.5 m間隔的圍封墻，每邊擴(kuò)出1 m左右，總處理長(zhǎng)度531 m，處理深度為15 m，圍封墻后效厚度0.25 m，孔距1.5 m，總的孔數(shù)為354孔。圍封墻施工時(shí)，樁頂應(yīng)高于設(shè)計(jì)標(biāo)高0.2 m，開(kāi)挖基坑時(shí)，將頂端高出設(shè)計(jì)標(biāo)高的0.2 m樁頭用人工挖除，處理方向應(yīng)順墻體方向，嚴(yán)禁垂直墻體處理。待圍封墻體質(zhì)量檢測(cè)完成后，在圍封區(qū)內(nèi)自建基面以下挖0.6m，分三層三合土回填夯實(shí)，每層用2.8 kW蛙式打夯機(jī)滿夯四遍。

本圍封處理采用高噴注漿工藝，技術(shù)要求如下:

1）圍封墻采用擺噴施工。

2）施工及檢驗(yàn)嚴(yán)格按照《水電水利工程高壓噴射灌漿技術(shù)規(guī)范》（D/T5200-2004）相關(guān)要求進(jìn)行。

3）采用單管法。

4）技術(shù)參數(shù):鉆機(jī)應(yīng)安于鉆孔上方并準(zhǔn)鉆孔中心，鉆孔孔距為1.5 m，鉆孔偏斜率不應(yīng)超過(guò)1%，擺噴軸線折角15°，擺角30°；灌漿管運(yùn)動(dòng)速度其中旋轉(zhuǎn)6～8 r/min，提升 3 cm/min；墻身 28 天抗壓強(qiáng)度 R=3～10 MPa，滲透系數(shù) K 不大于 A×10-6cm/s（1≤A≤9），圍封墻有效厚度不小于0.25 m。

5）下注漿管在下管過(guò)程中邊射水邊下管，嚴(yán)格控制水壓力。

6）回填注漿以防漿液析水產(chǎn)生的脫空現(xiàn)象，采用回灌補(bǔ)漿措施或用水泥漿補(bǔ)灌。

7）墻體固化材料采用強(qiáng)度等級(jí)不小于42.5的普通硅酸鹽水泥，漿液水灰比約為 1.5∶1～0.6∶1，具體應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。

8）圍封墻有效樁頭高程不應(yīng)低于設(shè)計(jì)高程，在泵站底板施工前，進(jìn)行樁頭清理，清理應(yīng)按照設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行，以防破壞圍封墻，將圍封墻樁頭削切至設(shè)計(jì)髙程和寬度，削切過(guò)程嚴(yán)禁損壞墻體，然后清洗樁頭，使其不得殘留砂、土和浮皮。

9）圍封墻施工前，施工單位應(yīng)編制試驗(yàn)報(bào)告經(jīng)監(jiān)理工程師批復(fù)后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，在滿足設(shè)計(jì)要求指標(biāo)的條件下確定施工參數(shù)，如噴射壓力、提升速度、漿液配比、成墻有效厚度、滲透系數(shù)等，形成試驗(yàn)報(bào)告，報(bào)監(jiān)理工程師批復(fù)后方可進(jìn)行全面施工。

4 混凝土管樁處理方案

管樁處理范圍包括前池及主廠房，兩處建筑主體建基面高程一致，采用混合配筋預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，樁長(zhǎng)23 m，樁端進(jìn)入第三層低液限黏土層?？倶稊?shù)178根。其設(shè)計(jì)要求如下:

1）施工前先壓試驗(yàn)樁，以確定其終壓力及樁長(zhǎng)并校驗(yàn)壓樁設(shè)備，施工工藝及技術(shù)措施是否符合要求。工程樁采用PRC I-500 AB（100）型混合配筋預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，有效樁長(zhǎng)暫定23 m，且樁端進(jìn)入第3層低液限黏土層不小于8 m。試樁從天然地面打入，抗壓極限承載力要求為2 100 KN。

2）管樁由于處于嚴(yán)重液化地基，故要求上節(jié)樁整樁箍筋加密，且填芯高度不小于3 m。澆筑填芯混凝土前，應(yīng)先將管樁內(nèi)壁浮漿清除干凈；并根據(jù)設(shè)計(jì)要求，采用內(nèi)壁涂刷水泥凈漿、混凝土界面劑或采用微膨脹混凝土等措施，以提高填芯混凝土與管樁樁身混凝土的整體性。樁頂連接詳圖見(jiàn)圖3。

圖3 樁頂連接詳圖

3）每根樁須對(duì)照地質(zhì)資料預(yù)計(jì)樁總長(zhǎng)，選用合理的樁節(jié)組合，以使接樁次數(shù)盡量少，任一單樁的接頭數(shù)量不宜超過(guò)3個(gè)，且接樁要避開(kāi)液化土層。

4）工程樁采用靜壓法沉樁工藝。第一節(jié)管樁插入地面時(shí)的垂直度偏差不得超過(guò)0.5%樁帽或送樁器應(yīng)與樁身在同一中心線上；沉樁過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常觀測(cè)樁身的垂直度，若樁身垂直度偏差超過(guò)1%時(shí)，應(yīng)找出原因并設(shè)法糾正；當(dāng)樁尖進(jìn)入較硬土層后，嚴(yán)禁用移動(dòng)樁架等強(qiáng)行回扳的方法糾偏[4]。

5）每一根樁應(yīng)一次性連續(xù)壓到底，接樁，送樁應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，盡量減少中間停歇時(shí)間沉樁過(guò)程中，出現(xiàn)貫入度反常，樁身傾斜，位移，樁身或樁頂破損等異常情況時(shí)，應(yīng)停止沉樁，待查明原因并進(jìn)行必要的處理后，方可繼續(xù)進(jìn)行施工。

6）上下節(jié)樁拼接采用端板焊接連接[3]。

7）管樁如需截樁，應(yīng)采宜采用鋸樁器，嚴(yán)禁采用蠻力破壞樁體。

8）基坑開(kāi)挖時(shí)宜分層均勻進(jìn)行，且樁周土體高差不宜大于1 m。

9）施工中應(yīng)采用隔一打一的施工順序，對(duì)于三排及以上的樁群還應(yīng)采取由內(nèi)而外的施工順序。

10）樁垂直度容許偏差為1%。

11）質(zhì)量檢測(cè)。施工單位必須編制打樁施工紀(jì)錄文件，包括樁位編號(hào)圖，每根樁的壓樁紀(jì)錄，樁的節(jié)數(shù)，每節(jié)長(zhǎng)度，終壓力及穩(wěn)壓時(shí)間，提交有關(guān)部門檢查和驗(yàn)收。單樁豎向承載力特征值應(yīng)根據(jù)單樁豎向靜載荷試驗(yàn)確定，在同一條件下的試樁數(shù)量不宜少于總樁數(shù)的1%，且不應(yīng)少于3根?；鶚妒┕ね戤吅蟀凑铡痘鶚兜蛻?yīng)變動(dòng)力檢測(cè)規(guī)程》（JGJ/T 93-95）中的方法檢測(cè)樁身質(zhì)量，檢測(cè)數(shù)量不得少于基樁總數(shù)的10%，柱下三樁或三樁以下的承臺(tái)抽檢樁數(shù)不得少于1根。并且低應(yīng)變動(dòng)力檢測(cè)應(yīng)做在靜載試驗(yàn)之前。

5 計(jì)算結(jié)論

原沉管碎石樁方案與圍封灌漿、混凝土管樁方案的工程造價(jià)比較如表1。

沉管碎石樁造價(jià)較低，且在工程實(shí)踐中處理地基液化較成熟，但無(wú)法實(shí)施。圍封方案灌漿擴(kuò)散范圍不能得到有效控制[5]。綜合比較本工程推薦使用混凝土管樁方案。

表1 造價(jià)比較表