蔡圣兵

郞溪縣水利局 安徽 宣城 242100

引言

錢(qián)滸站位于郎溪縣第一聯(lián)合圩下半部，總投資為4962.5萬(wàn)元，是郎溪縣“十三五”期間水利建設(shè)的重要工程，其中包括錢(qián)滸一站（錢(qián)滸新站）、錢(qián)滸二站（松林泵站）、錢(qián)滸三站（朱候泵站）共3座泵站。在保留原有站點(diǎn)的基礎(chǔ)上，在錢(qián)滸老站與下堤路之間建立新的站點(diǎn)，拆除松林老站，建立新的站點(diǎn)，對(duì)原有的朱候泵站進(jìn)行擴(kuò)建。在建設(shè)的過(guò)程中，所采用的排澇標(biāo)準(zhǔn)為十年一遇最大24h降水量以及最大排出量標(biāo)準(zhǔn)。

1 工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

該工程位于宣城市郎溪縣，處于山區(qū)和平原的中間地帶，地勢(shì)特點(diǎn)為四周高中間低?？傮w地勢(shì)四周高中間低，地形起伏，最高點(diǎn)是位于姚村鄉(xiāng)柯村的老樹(shù)尖，海拔501m，最低點(diǎn)高程5m。區(qū)域地貌劃分為低山、丘陵及平原三類(lèi)地貌單元[1]。

1.2 地層巖性

勘探結(jié)果來(lái)看，錢(qián)滸3個(gè)擬建泵站處覆蓋層厚度為9～16.5m。分為上下兩部，上部為主要是第四系人工堆積，下部主要為全新統(tǒng)沖洪積層。另外，巖石底部還分布著少量的更新統(tǒng)沖洪積層。

1.2.1 沖積層。①層粉質(zhì)黏土顏色為灰褐色和深灰色，厚度為1～4m，表面較為濕潤(rùn)，含有一定量的鐵錳質(zhì)結(jié)核，局部出現(xiàn)缺水的現(xiàn)象。②淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土顏色為灰黑色和青灰色，整體厚度低于2.5m，部分土層厚度高度4m，位于淺表層底部，呈透鏡狀分布，表面出現(xiàn)的鉆孔用肉眼可以看見(jiàn)。③層粉質(zhì)黏土顏色為灰褐色和深灰色，厚度在6m以上，表面比較堅(jiān)硬，含有一定量的鐵錳質(zhì)結(jié)核，呈連續(xù)分布的形態(tài)，整合程度較高。④層中細(xì)砂厚度在5～6m 之間，顏色為青灰色和灰褐色，主要分布在巖石土層的中下部位置中。

1.2.2 人工填土層。人工填土層整體厚度在0.5～5m之間，以黏性土為主，整體結(jié)構(gòu)比較松散，分布比較密集，分布于壓浸平臺(tái)以及堤身中。

1.2.3 上更新統(tǒng)沖洪積層。①卵礫石顏色為黃褐色、灰褐色，厚3～4m之間，礫卵石總體含量占60%以上，其中卵石比例大概在40%～70%之間，卵石直徑最小不超過(guò)2cm，最大不超過(guò)11cm，主要成分為石英、石英砂巖等。廣泛分布于覆蓋層底部。②層礫石顏色與卵礫石顏色大致相同，厚度要明顯高于卵礫石，中間呈現(xiàn)飽和的狀態(tài)，但是局部結(jié)構(gòu)容易缺失。

1.2.4 基巖層?；鶐r層主要以紫紅色泥質(zhì)粉砂巖為主，外部有大量的極軟巖進(jìn)行包裹，表面比較平緩。而紫紅色泥質(zhì)粉砂巖主要由3個(gè)部分所構(gòu)成，分別為全風(fēng)化泥質(zhì)量粉砂巖、強(qiáng)風(fēng)化泥粉砂巖以及弱風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖受風(fēng)化作用的影響，內(nèi)部結(jié)構(gòu)裸露，結(jié)構(gòu)清晰可見(jiàn)，但由于巖石風(fēng)化程度的不同，許多巖石在經(jīng)過(guò)風(fēng)化后呈現(xiàn)砂土的形態(tài)，風(fēng)化厚度在3m以上。強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖顏色為紫紅色，所受到的風(fēng)化影響較為強(qiáng)烈，不同巖石之間的風(fēng)化程度非常不均勻，巖芯多為土狀、碎屑、碎塊狀。總體厚度在5m以上。弱風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖受到巖石風(fēng)化的影響較低，如果巖石表面顏色發(fā)生改變，那么內(nèi)部會(huì)形成一定厚度的風(fēng)化夾層。整個(gè)巖芯呈短柱形狀，長(zhǎng)度為10～30mm。

2 錢(qián)滸站工程地質(zhì)問(wèn)題分析

2.1 基坑邊坡不夠穩(wěn)定

泵站構(gòu)筑物基坑開(kāi)挖后將形成高約6～8m的人工邊坡?；由喜繛橥临|(zhì)邊坡，高約6m。土質(zhì)邊坡主要由填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土及粉質(zhì)黏土構(gòu)成。填土呈可塑狀，外表比較堅(jiān)硬，可以造成一定的形狀；淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土呈流～軟塑狀，粉質(zhì)黏土呈硬～可塑狀，外表比較松軟，無(wú)法進(jìn)行固定的效果，因此會(huì)導(dǎo)致基坑邊坡整體穩(wěn)定性較差，容易產(chǎn)生坍塌或擠出變形的現(xiàn)象。而下部中細(xì)砂、礫石、砂卵礫石屬中等至強(qiáng)透水層，易發(fā)生管涌或滲透破壞等，致使大量的水涌入到基坑內(nèi)部中。由于錢(qián)滸站周?chē)ㄖ锟拷篮榇蟮蹋坏╁X(qián)滸站基坑邊坡出現(xiàn)失衡的現(xiàn)象，內(nèi)外部水壓出現(xiàn)失衡，會(huì)嚴(yán)重危害防洪大堤的安全，因此需要結(jié)合錢(qián)滸站現(xiàn)場(chǎng)工程調(diào)節(jié)，在合理分析的基礎(chǔ)上，選擇正確的基坑開(kāi)挖方式，制定出科學(xué)合理的邊坡支護(hù)工程方案，從源頭上保障工程建設(shè)的安全穩(wěn)定性。

2.2 基坑出現(xiàn)涌水現(xiàn)象

由于錢(qián)滸站施工現(xiàn)場(chǎng)地下水位較淺，在設(shè)計(jì)建筑物的過(guò)程中，需要提高建筑物的基底高度，防止出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。但是在實(shí)際施工的過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)土層結(jié)構(gòu)主要以黏性土為主，屬于微弱透水層，但含水量較高，且下部中細(xì)砂、礫石、砂卵礫石層的孔隙比大，為承壓含水層。在挖掘基坑的過(guò)程中，由于基坑底部黏性土土壁較薄，很容易被外部水源所穿透，基坑中砂卵礫石層可能會(huì)向基坑內(nèi)涌入大量的水，使整個(gè)基坑結(jié)構(gòu)遭到破壞，因此需要提前對(duì)基坑涌水量進(jìn)行計(jì)算，在挖掘基坑的過(guò)程中，如果出現(xiàn)基坑涌水的現(xiàn)象，則需要立即采取降水措施，防止基坑涌水量越來(lái)越多。在現(xiàn)場(chǎng)挖掘的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)該工程雖然地下水量非常豐富，但受到周?chē)匦蔚挠绊?，所采取的排水措施?duì)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境影響較小。采用坑外管井井點(diǎn)降水方式，對(duì)基坑內(nèi)承壓水的高度進(jìn)行控制，有效防止基坑出現(xiàn)大量涌水的現(xiàn)象[2]。

2.3 閘口抗沖刷能力下降

錢(qián)滸站地勢(shì)受周?chē)貏?shì)的影響，再加上當(dāng)?shù)貙儆诙嘤甑貐^(qū)，雨水量較大，河流流速加快，河流沖刷效果非常明顯，使得當(dāng)?shù)赝翆涌箾_刷能力較弱。在設(shè)計(jì)完錢(qián)滸站防洪閘口后，發(fā)現(xiàn)附近土層結(jié)構(gòu)主要以黏性土為主，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的河流沖刷下，周?chē)哟驳耐庥^受到很大變化，河岸形態(tài)發(fā)生改變，對(duì)錢(qián)滸站防洪閘口造成了不小的沖擊，如果不采取有效的解決措施，會(huì)進(jìn)一步影響閘口的抗沖刷能力，不利于閘口運(yùn)行的穩(wěn)定，甚至有可能使閘口出現(xiàn)破壞，對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成嚴(yán)重危害。

2.4 沉降不夠均勻

經(jīng)過(guò)勘探發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境土層以淤泥粉質(zhì)黏土為主，該黏土整體結(jié)構(gòu)比較松散，承載能力較低，孔隙較大，具有很強(qiáng)的壓縮性。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的影響，會(huì)導(dǎo)致當(dāng)?shù)赝翆拥某休d能力進(jìn)一步降低，形成天然的基礎(chǔ)持力層，容易出現(xiàn)塌陷的現(xiàn)象。另外如果泵房建筑物的重量較高，荷載量較大，也很可能導(dǎo)致土層出現(xiàn)嚴(yán)重的塌陷，產(chǎn)生不均勻的壓縮變形。

2.5 砂土液化問(wèn)題

根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)來(lái)看，錢(qián)滸站工程區(qū)地震動(dòng)峰值的加速度為0.1g，所對(duì)應(yīng)的地震強(qiáng)度為Ⅶ度。泵站15m范圍的土層結(jié)構(gòu)以黏性土為主，砂土層厚度較小，一般1～4m，砂土標(biāo)貫擊數(shù)一般為15～25擊，中密～密實(shí)狀，因此不容易產(chǎn)生砂土液化的現(xiàn)象。

2.6 滲透破壞現(xiàn)象

由于錢(qián)滸站地下水位高度較淺，地下水位高度與排水位的高度基本保持一致，并且排水位高度要高于泵站建筑物的基本設(shè)計(jì)高度。由于泵水站土層結(jié)構(gòu)以黏性土為主，屬于微弱透水層，但整體含水率較高，且下部為中細(xì)砂、礫石、砂卵礫石層的孔隙比大，容易出現(xiàn)水滲透的現(xiàn)象，需要實(shí)施相關(guān)的排水措施。

3 錢(qián)滸站工程地質(zhì)問(wèn)題解決措施

3.1 加強(qiáng)對(duì)地基的處理

加強(qiáng)對(duì)地基處理主要目的是增強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)土層的承載能力，減少塌陷現(xiàn)象的發(fā)生，以此來(lái)滿足設(shè)計(jì)要求，并且消除掉泵站建筑物之間造成的不均勻沉降量，使沉降現(xiàn)象更加均勻，防止土層的壓縮變形。另外加強(qiáng)對(duì)地基的處理可以有效截?cái)嗟叵滤疂B透通道，防止地基土出現(xiàn)滲透的現(xiàn)象[3]。比如在勘察錢(qián)滸二站工程中，發(fā)現(xiàn)比較嚴(yán)重滲透破壞現(xiàn)象，造成基坑涌水，泵房段可能存在基礎(chǔ)沉陷問(wèn)題，產(chǎn)生不均勻壓縮變形，因此具體處理措施如下所示：

首先在面對(duì)粉質(zhì)所構(gòu)成的土層時(shí)，可以采用粉噴樁的形式，提前對(duì)泵站的前池翼墻進(jìn)行處理，應(yīng)對(duì)基坑底部采取鎮(zhèn)腳加固及截水措施。該層承載力較相對(duì)較低，經(jīng)碾壓、夯實(shí)等加固處理后可作地表建筑物及淺埋閘站井基礎(chǔ)持力層。在安裝壓力箱的過(guò)程中，采用換土墊層的處理方法，加強(qiáng)對(duì)土層沉降現(xiàn)象的控制，防止出現(xiàn)不均勻的沉降問(wèn)題。在安裝粉噴樁的過(guò)程中，要求樁體直接為0.8m，樁體之間的距離控制在2m左右，樁體長(zhǎng)度要根據(jù)具體的沉降過(guò)程進(jìn)行控制。錢(qián)滸站工程區(qū)的淤泥質(zhì)土層厚度為10～15m，根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，需要將淤泥質(zhì)土層的厚度控制在9m左右，使現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的土層荷載能力符合設(shè)計(jì)要求。如果采用換土墊層的處理方法，那么淤泥土層厚度最好控制在3m左右，使用的墊層材料為水泥土。另外在建設(shè)泵站地基的過(guò)程中，會(huì)發(fā)現(xiàn)淤泥質(zhì)土層內(nèi)含有大量的薄層砂土，這些砂土分布比較分散，呈互層狀，由于砂土排水效率比較突出，能進(jìn)一步加快淤泥質(zhì)土的排水效率，提高土層的承載力。由此可見(jiàn)面對(duì)不同土層結(jié)構(gòu)所采取的開(kāi)挖方式，在進(jìn)行不斷調(diào)整的基礎(chǔ)上，不僅提高泵站的安全運(yùn)行，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

其次在面對(duì)砂壤土所構(gòu)成的地基時(shí)，除了可以采用換土墊層處理方法外，還可以在泵站的閘口位置鋪蓋一定數(shù)量的混凝土，在閘口齒墻下方設(shè)置板樁以及截水墻，在閘口前池底板處設(shè)置一定量的排水孔以及反濾層。

3.2 加強(qiáng)對(duì)基坑支護(hù)樁類(lèi)型的選擇

在選擇基坑支護(hù)類(lèi)型的過(guò)程中，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件以及周邊環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行選擇，然后再確定出基坑開(kāi)挖的深度以及各種施工作業(yè)設(shè)備使用等，由于錢(qián)滸站周?chē)貏?shì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，并且地下水水位高度較低，深基坑發(fā)掘的深度也較淺，可以采用土釘墻和重力式擋土墻等支護(hù)方式。部分地區(qū)深基坑發(fā)掘深度較深時(shí)，需要采用懸臂式的支護(hù)結(jié)構(gòu)類(lèi)型，防止基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)松散的現(xiàn)象。錢(qián)滸站都是在軟土地基上進(jìn)行建設(shè)的，無(wú)論是建筑物設(shè)計(jì)還是閘口設(shè)計(jì)，都離不開(kāi)支護(hù)樁的正確選擇，從而保證深基坑內(nèi)部的穩(wěn)定性。通常情況下會(huì)選擇鋼筋混凝土打入式預(yù)制樁以及鉆孔灌注樁進(jìn)行施工。鋼筋混凝土打入式預(yù)制樁一般應(yīng)用于砂土巖石層中，采用實(shí)心預(yù)制的方式進(jìn)行施工，施工效率方面比較突出。而且這種預(yù)制樁是經(jīng)過(guò)大量技術(shù)研制而成的，質(zhì)量性以及實(shí)用性更加突出。在進(jìn)行施工時(shí)，需要通過(guò)分段預(yù)制以及就地接樁的方式進(jìn)行。高壓擺樁主要是在軟基土上進(jìn)行施工，在面對(duì)流砂類(lèi)軟基土層時(shí)，高壓擺樁能夠充分發(fā)揮出本身所具有的效果，起到良好的鞏固作用。但需要注意的是，如果高壓擺樁進(jìn)入到承壓水域，那么就會(huì)面臨著很大的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，降低了施工的安全性。因此在建設(shè)的過(guò)程中，可以根據(jù)樁基的數(shù)量進(jìn)行設(shè)置。另外，應(yīng)用高壓擺樁還有一種好處，那就是產(chǎn)生的噪音較小，對(duì)周?chē)纳鷳B(tài)環(huán)境影響較小，成本建設(shè)較低，可以進(jìn)行大范圍的使用。

為了使基坑支護(hù)樁設(shè)置的更加穩(wěn)定，也需要合理著重解決地下水的問(wèn)題，首要步驟是測(cè)量出巖體中最為真實(shí)的地下水位，進(jìn)而找出透水帶。首先是利用相關(guān)的鉆孔設(shè)備對(duì)水位進(jìn)行測(cè)量，為了使操作更加的便捷，可以采用分段鉆進(jìn)的方法，對(duì)每天鉆進(jìn)的工作量進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃，在完成鉆進(jìn)工作后，將內(nèi)部存在的水分吸取干凈，等到第二天開(kāi)始進(jìn)行鉆進(jìn)工作之前，在對(duì)水位進(jìn)行測(cè)量。如果底層上部不含有大量的水分，那么就可以一直完成鉆孔工作，如果含有大量的水分，那么需要將測(cè)量段密封起來(lái)，將其中的水分抽干。從整體的鉆孔效果來(lái)看，錢(qián)滸站主要地層分為含水段以及不含水?dāng)?，因此需要根?jù)相關(guān)的測(cè)量方法確定出最終的地層含水部位，并將此作為主要資料。在群定完含水帶后，再根據(jù)含水帶的分布特點(diǎn)，進(jìn)而保證基坑支護(hù)樁的穩(wěn)定性[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文主要對(duì)錢(qián)滸站工程出現(xiàn)的地質(zhì)問(wèn)題以及解決措施進(jìn)行分析研究。由于錢(qián)滸站修建在松散的土層中，地基結(jié)構(gòu)主要以淤泥質(zhì)土為主，透水性較強(qiáng)，容易出現(xiàn)變形等現(xiàn)象，因此需要采用多種地基處理方式，加強(qiáng)深基坑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有效解決錢(qián)滸站工程地質(zhì)問(wèn)題。