李 濤，張多宏，丁建興，張彥忠，王少英，曹 睿，許春娟，楊耀峰，賈生海

(1.甘肅水利機(jī)械化工程有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

1 工程概況

黑燕調(diào)蓄水池工程是引洮供水二期工程中唯一建在山頂(通渭縣馬營(yíng)鎮(zhèn)黑燕山山頂)的高位水池，工程的建設(shè)對(duì)提高城鄉(xiāng)供水保障程度、改善水質(zhì)、解決區(qū)域水資源匱乏等問(wèn)題具有積極作用。黑燕調(diào)蓄水池通渭縣馬營(yíng)鎮(zhèn)黑燕村東側(cè)黃土梁峁區(qū)臺(tái)地斜坡上，縣道馬云公路東側(cè)約800m處。黑燕調(diào)蓄水池承擔(dān)通渭縣南部供水任務(wù)，供水區(qū)域包括平襄、第三鋪、碧玉、襄南、常河、什川、馬營(yíng)、李店8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的部分城鎮(zhèn)人口、工業(yè)企業(yè)、農(nóng)村人畜用水，其水源為錦屏水庫(kù)專用輸水渠，供水區(qū)域內(nèi)現(xiàn)狀用水是以錦屏水庫(kù)為水源的南部農(nóng)村人飲工程解決的。調(diào)蓄水池設(shè)計(jì)庫(kù)容為30萬(wàn)m3，水池防洪標(biāo)準(zhǔn)按20年一遇設(shè)計(jì)、100年一遇校核[1]。工程設(shè)計(jì)調(diào)蓄水池最大池深14m，最大填筑高度約14.7m，調(diào)蓄水池迎水面采用復(fù)合土工膜防滲(200g/m2-PE0.5mm-200g/m2、單位面積質(zhì)量900g/m2)，設(shè)計(jì)邊坡迎水面1∶2.75、背水面1∶2，設(shè)置排水棱體。

蓄水池池基襯砌防滲措施如下：池底夯實(shí)處理，鋪設(shè)400mm厚的10%水泥土墊層，鋪0.5mm厚的單位面積質(zhì)量900g/m2的防滲復(fù)合土工膜，最后鋪800mm厚的壤土墊層；池壁處理與池底基本相似，不同在于鋪設(shè)土工膜之后進(jìn)行M10水泥砂漿墊層處理，處理厚度為400mm，其上安裝預(yù)制C20砼塊，厚度為80mm。

2 黑燕調(diào)蓄水池工程地質(zhì)條件

2.1 場(chǎng)地基本地質(zhì)條件

表1 地基土(巖)物理力學(xué)參數(shù)表

2.2 主要工程地質(zhì)問(wèn)題

(1)地基土的濕陷變形是主要工程地質(zhì)問(wèn)題。擬建蓄水池長(zhǎng)軸方向沿東西向布置，采取半挖半填方式，北側(cè)以挖方為主，南側(cè)挖填結(jié)合。自重濕陷量ΔZS為856～900mm，總濕陷量ΔS為830～835mm，地基濕陷很嚴(yán)重，等級(jí)為Ⅳ級(jí)，屬于自重濕陷性場(chǎng)地。

(2)根據(jù)GB 50025—2004《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》的要求，乙類建筑物消除的濕陷量不應(yīng)該小于濕陷性土層深度的66.7%或者6m，同時(shí)未處理的土層濕陷量也不能大于0.15m，由此計(jì)算可得，本工程要求滿足的濕陷性黃土處理深度應(yīng)在7～13m[4-5]，需處理的濕陷性黃土層厚度較大，很難實(shí)現(xiàn)消除全部的濕陷量。

(3)水池壩體持力層選擇在馬蘭黃土及黃土狀土層中，馬蘭黃土SO42-離子含量9.41～56.49mg/kg，Cl-離子含量50.08～56.15mg/kg，屬于Ⅲ類場(chǎng)地環(huán)境，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具硫酸鹽微腐蝕性。選擇該場(chǎng)地做調(diào)蓄水池場(chǎng)地相對(duì)較穩(wěn)定，但需經(jīng)過(guò)處理后方可修建水池。

3 地基處理方案比較

3.1 方案一(強(qiáng)夯法)

強(qiáng)夯法是在重錘夯實(shí)法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的黃土地基處理中最有效的方式之一。該方法是給重錘一個(gè)高度，使它在重力作用下做自由落體運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的夯擊能和沖擊波作用于地基表面，達(dá)到處理濕陷性黃土地基的目的[6-10]。強(qiáng)夯法在黃土地基處理中使用較多，是因?yàn)槠渚哂性O(shè)備簡(jiǎn)單、加固效果明顯、施工工藝簡(jiǎn)便、工效高等優(yōu)點(diǎn)，但該方法也有一定的缺陷，不能用于不允許對(duì)附近建筑物及設(shè)備產(chǎn)生影響的地基處理中，若必須進(jìn)行地基加固時(shí)，應(yīng)該采取防振、隔振措施[11]。

3.2 方案二(原土翻夯法)

原土翻夯法是指濕陷性黃土地基開挖后，將基底以下具有濕陷性的黃土全部挖出或者挖到需要的深度，然后以原土進(jìn)行回填夯實(shí)[12-13]。通過(guò)原土翻夯，一方面可以消除黃土濕陷性，減輕了附加壓力帶給地基的濕陷，另一方面也可以提高基礎(chǔ)的承載力。這種地基處理方法對(duì)處理自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土都適用[14]。

翻夯處理具體實(shí)施方案：當(dāng)調(diào)蓄水池池底與池堤坐落在非濕陷性土層時(shí)，原基平面夯實(shí)；當(dāng)池底與池堤與非濕陷性土層距離不超過(guò)3m時(shí)，原土翻夯；當(dāng)池底與池堤與非濕陷性土層距離大于3m時(shí)，將全部濕陷性土層挖除后再分層碾壓夯填，即先將全部挖出場(chǎng)地內(nèi)的濕陷性黃土存放在附近，再重新回填，每回填30cm，機(jī)械碾壓夯實(shí)1次。該方案相比強(qiáng)夯，大大減輕了震動(dòng)強(qiáng)度。

3.3 方案比較

根據(jù)GB 50025—2004中地基處理的要求及方法，需要充分考慮調(diào)蓄水池的基本地基條件、調(diào)蓄水池建筑物設(shè)計(jì)、施工方法及相似黃土地基條件工程的處理經(jīng)驗(yàn)，采用強(qiáng)夯法、原土翻夯法從經(jīng)濟(jì)角度進(jìn)行比較選擇[15-17]。各個(gè)方案基礎(chǔ)處理比較見表2。

表2 基礎(chǔ)處理方案比較表

3.3.1對(duì)工程規(guī)模的影響分析

本設(shè)計(jì)變更為黑燕調(diào)蓄水池、黑燕水廠辦公樓、凈水車間基礎(chǔ)處理措施的設(shè)計(jì)變更，基礎(chǔ)處理措施不會(huì)影響本工程規(guī)模，原工程規(guī)模不變。

3.3.2對(duì)工程安全的影響分析

3.3.3對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響分析

黑燕調(diào)蓄水池基礎(chǔ)處理部位施工仍為土方施工工程，土方棄渣、利用等平衡計(jì)算成果基本一致，對(duì)渣場(chǎng)設(shè)置基本無(wú)影響，施工征占地的數(shù)量基本一致。施工區(qū)也不會(huì)由夯實(shí)或者翻夯而產(chǎn)生生物量的損失，施工單位在采取科學(xué)措施后將不會(huì)產(chǎn)生新的水土流失。

3.3.4對(duì)工程投資和效益等方面的影響分析

經(jīng)分析計(jì)算，黑燕調(diào)蓄強(qiáng)夯法基礎(chǔ)處理投資概算1148.58萬(wàn)元；原土翻夯法基礎(chǔ)處理投資概算為1411.91萬(wàn)元。原土翻夯法較強(qiáng)夯法方案投資增加263.33萬(wàn)元。強(qiáng)夯法方案在施工期因?yàn)榫嚯x周圍建筑物近且附近居民阻擋無(wú)法施工，工程建設(shè)無(wú)法向前推進(jìn)，這將會(huì)影響工程完工和效益的盡快發(fā)揮。翻夯基礎(chǔ)處理將使工程正常施工并早日建成，對(duì)早日發(fā)揮工程效益起積極作用。

綜合比較，2種方案均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，強(qiáng)夯法投資最低，但因離村莊近震動(dòng)強(qiáng)烈及距離附近石油管道近無(wú)法施工，原土翻夯法投資雖增加，但有效保障了周邊村民房屋的安全，因此黑燕調(diào)蓄水池基礎(chǔ)處理方案二優(yōu)于方案一。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)濕陷性黃土地基有多種處理方法，但我們選擇時(shí)需要考慮建筑物對(duì)地基的要求、周圍建筑物的安全性、生態(tài)環(huán)境和投資等因素，選擇技術(shù)支持經(jīng)濟(jì)合理的方法。在工程施工前需要對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，如不合理應(yīng)該進(jìn)行及時(shí)變更。綜合多種因素綜合分析，推薦黑燕調(diào)蓄水池地基處理方案為原土翻夯法。