佛山市三水區木棉泵站工程地質條件評價及地基處理建議

潘 濤

(廣東粵水電勘測設計有限公司，廣東 佛山 528000)

1 基本概述

佛山市三水區木棉泵站位于榕禾大圍樂平堤段，外江為北江下游干流。北江流域介于111°55'-114°50' E、23°10’-25°25'N之間，是珠江流域三大河流之一，緊靠現有排澇站南北兩側30m范圍以外的灘地上和圍內有大量房屋，拆遷難度很大。因此木棉引水站可以選擇布置在靠近現有排澇站站區范圍內，不需要作征地。從節省投資、方便統一管理等因素考慮，引水泵站在排澇站北面加建較為合理，引水泵站適宜裝設潛水混流泵。經過水泵技術比選確定采用2臺型號1000QH-40的潛水混流泵，即單泵流量為2.25m3/s左右，總揚程約14m。并在堤圍外灘地上布置引水泵室，從泵室出來的水出涵采用DN1200鋼管外包鋼筋混凝土結構型式跨木棉圍堤頂并引人排澇站進水前池里，從而引入大棉涌內[1]。

引水泵站布置在外灘地上，順水流方向依次布置有引水渠、進水前池、泵室、出水鋼管等建筑物，縱向總長度約219m。引水站設計引水流量為4.52m3/s，機組選用的是2臺型號1000QH-40的潛水混流泵，單臺水泵電機功率450kW，2臺機組總裝機容量900kw。按《泵站設計規范》(GB50265-2010)的規定，本工程規模為小(1)型工程，工程等別為Ⅳ等。

2 泵站工程地質條件情況分析

2.1 特殊性地質條件

木棉泵站工程場地內主要特殊性地質條件為主要為人工填土、軟土、殘積土及風化巖石。人工填土場地內填土層多為碎木、少量磚塊、碎石、黏性土組成，成分較雜，均勻性差，力學性質不穩定，滲透性不均勻，易滲流破壞及過大的滲流量，對地基的穩定性有一定的影響。應對填土層進行必要的地基處理，如強夯法、高壓噴射注漿法等。軟土地基內分布的第(2)層淤泥質土，屬高壓縮性軟土層，為不良地基土，其含水量高，壓縮性高，抗剪強度低，固結時間長，加載后變形量大，易產生滑移破壞；承載力極低，具高流變性，易發生地軟基變形，對場地的穩定性有一定的影響。必要時可采取相應的措施進行軟基處理，如采用預壓法(設豎向排水體)或高壓噴射注漿法、水泥土攪拌樁復合地基等。殘積土地基內分布的第(5)層殘積粉質黏土無膨脹性和濕陷性，有一定的地基承載力，但具有遇水易軟化的特征，對地基的穩定性有一定的影響。殘積土的壓縮性低， 強度較高，對于預制樁、灌注樁能提供較高的樁側摩阻力和樁端阻力。而不利方面表現在:具有遇水軟化，易崩解的特點，采用泥漿護壁鉆孔樁時，作樁端土砂質沉渣難于清除，作樁周土在灌注混凝土過程中以易于在樁周形成一層4-6cm飽和的、非常軟弱的泥皮包裹樁體，使其樁端和樁側阻力都大為降低。因此，原則上，樁基礎建議不采用殘積土作為樁端持力層，樁基施工中必須穿越該類土。風化巖地基內第(6)層強風化泥巖、第(7)層中風化砂巖，巖質松軟，賦水條件較差，受水易軟化，失水崩解。對于風化巖易遇水軟化、易崩解，對預制管樁的樁端持力層而言，有軟化持力層的負面影響，防治措施：施工完成后采用素混凝土封堵樁底，盡量減少對地基巖土的擾動、受水，防止持力層軟化，降低其承載能力。

2.2 不良地質條件分析

木棉泵站工程地處于廣州潛在震源區，有發生≤6級地震的潛在可能性，區域地質構造資料及歷史地震活動記錄表明，區域內地震活動相對較弱，活動頻率較低，根據相關資料得出當地震烈度7度發生地震時，場地內不會發生砂土液化。本工程地處珠江三角洲平原區，地形開闊、平坦，地貌上不存在產生滑坡與巖堆、泥石流，水庫塌岸等不良地質作用的條件，不存在積雪、雪崩、風沙等氣侯條件；勘察過程中未發現采空區、地面沉降、巖溶、土洞等不良地質現象。只有在堤岸較高，塌岸、潛蝕等一些場地存在不良地質作用。

3 工程地質條件評價

3.1 泵站基礎的適宜性評價分析

第(1)層人工填土：均勻性差，半固結，稍壓實易產生不均勻沉降，存在水頭差時易發生流土的滲透變形，影響堤基的穩定性。建議適當處理解決防滲問題，第(2)層淤泥質土為高壓縮性軟土層，承載力很低，易發生軟基變形，不宜作為構筑物基礎持力層。第(3)層粉細砂，力學性質一般，承載力稍高，滲透性強，宜作為對承載力和變形要求不高的構筑物基礎持力層。第(4)層粉質黏土，可塑，承載力稍高，適宜作為構筑物基礎持力層。第(5)層殘積粉質黏土，第(6)層強風化巖，第(7)層中風化巖，承載力較高，可作電排站基礎持力層。泵站地分布的人工填土、軟土、殘積土及風化巖石屬特殊性巖土，對場地的穩定性有一定的影響。場地地處三角洲平原區，受地貌地形和原始沉積環境等因素的影響，巖土層的種類較多，松散土層主要以人工填土、淤泥質土、粉細砂、粉質黏土、殘積粉質黏土為主；土層力學性質較離散，壓縮模量差異較大，地基的均勻性稍差，在荷載作用下易發生應力集中或應力擴散，從而導致場地產生不均勻沉降，影響地基的穩定性。綜上所述，本場地地基存在軟弱土層，各土層水平分布不穩定，本場地地基為不均勻地基[2]。詳細分析見圖1。

圖1 工程地質橫斷面剖面圖

3.2 工程地質設計計算參數分析

工程地質設計計算參數及巖土層力學參數分析詳見表1、表2。

表1 各土層設計參數分析表

表2 巖土層力學參數分析表

3.3 地基處理及基礎方案建議

木棉泵站工程引水站表層分布有第⑴層填筑土，填筑土成份較雜，主要以粉土或粉質黏土混砂等回填而成，局部夾塊石，經壓實。該層性質不穩定，建議進行換土。第(2)層淤泥質土埋藏較淺，對引水站穩定性有直接不良影響，建議采用噴粉樁改土加固處理措施。水泥攪拌樁或噴粉樁對淤泥質土處理加固形成復合地基作為基礎持力層；或選用樁基礎，以第(5)殘積粉質黏土、第(6)層強風化或第(7)層中風化巖為基礎持力層。

4 結 語

在良好的工程地質條件下進行工程建設，對于木棉泵站工程來說具有很大的優勢。合理成功的處理好地基基礎使泵站工程建成后，可以適當增大北江河水的引水量，加速涌內水體置換及凈化，徹底改變河涌污染嚴重的面貌，提升水環境質量和美化水景觀，實現廣佛跨界河涌的水質達標的目標，從而促進當地經濟社會的可持續發展。

綜上所述，泵站建成后效益顯著，國民經濟評價合理，建議按計劃組織實施。