霍邱縣王截流鄉自來水廠改擴建工程勘察及基礎類型型式分析

黃浩

六安市水利局 安徽 六安 237000

1 工程概況

王截流鄉地勢東高西低。地貌形態主要為淮河沖積地，地勢較為平坦。氣候溫暖，雨量適中，多年平均氣溫15.45～15.47℃，多年平均降水量965～970mm。王截流鄉地下水較為貧乏，但該鄉緊鄰淮河主河道，地表水量比較豐富，可作為飲用水水源。本次設計的廠區及管線所處的地層為素填土層，主要成分由壤土和砂壤土組成。該土層為人工筑堤時堆積而成，為新近沉積土，地基持力層一般，約在95～100KPa。具體實施時對可能出現的局部軟基可據不同情況采用換填墊層法、強夯法、夯實水泥土樁法等進行處理。

2 場地工程地質

霍邱縣95%面積的地下水為松散巖類孔隙水，南部厚度不足40m，北部可達344m，總體上自南向北、自西向東逐漸增厚，可分為豐富型（單井涌水量＞1000t/d）、中等型（100～1000t/d）和貧乏型（＜100 t/d）。王截流鄉地下水較為貧乏，但該鄉緊鄰淮河主河道，地表水量比較豐富，可作為飲用水水源。

依據本次勘察所揭露的地層、擬建場地內地層主要由雜填土(Q4ml）、粉細砂夾粉土（Q4al+pl）、淤泥質粉質黏土夾粉土（Q4al+pl）、粉細砂（Q4al+pl）組成。根據現場對巖土的鑒別、原位測試及室內土工試驗成果綜合分析，各巖土層的巖性特征及埋藏分布條件描述如下：

①層雜填土（Q4ml）：雜色等，稍濕，松散狀態，主要由黏性土組成，層內含有碎石、磚塊、少量建筑垃圾等，層厚0.30～0.80m，層頂高程28.77～28.93m，本層分布普遍。

②層粉細砂夾粉土（Q4al+pl）：層頂埋深0.30～0.80m，層頂高程28.13～28.47m，層厚1.70～4.50m。灰黃色，稍密狀態，飽和，主要礦物成分石英、長石等，磨圓度、分選性均較一般。局部夾粉土，灰黃色，中密狀態，該層分布普遍。

③層淤泥質粉質黏土夾粉土（Q 4al+pl）：層頂埋深2.50～4.80m，層頂高程23.97～26.43m，層厚6.10～10.30m，褐黃色，呈現流塑-軟塑狀態，略有光澤，強度、韌性低，局部夾薄層粉土粉砂，松散-稍密狀態，該層分布普遍。

④層粉細砂（Q4al+pl）：層頂埋深10.90～12.80m，層頂高程16.13～17.87m，該層局部未揭穿，揭露層厚6.20～6.60m。灰黃色，中密狀態，飽和，主要礦物成分石英、長石等，磨圓度、分選性均較一般。該層局部夾礫石，該層分布普遍。

3 巖土工程分析及評價

3.1 擬建場地地基巖土的物理力學指標和地基承載力

本次勘察測試、取樣點在場地均勻分布，其位置及數量能基本反映全場的地層特征，具有很好的代表性。根據有關規范的規定在室內試驗和原位測試的基礎上，選用其統計結果或利用其統計結果進一步計算、查表并結合地區經驗綜合判斷之后，所給出的各巖土層的參數。

根據《巖土工程勘察規范》GB50021-2001（2001，2009年修訂版）的規定，對場地地基土的主要物理力學性質指標進行分析、選定和統計，并確定各地基土的地基承載力特征值fak，地基土相關物理力學參數見表1。

表1 地基巖土的物理力學性質指標及地基承載力表

表2 樁基礎參數建議值表

3.2 場地地基土工程特性評價

該場地地基土由第①層雜填土、第②層粉細砂夾粉土、第③層淤泥質粉質黏土夾粉土、第④層粉細砂組成。

①層雜填土：大部分為耕植土，局部為新近回填土，不均勻，工程地質條件差，不應作為持力層，須清除。

②層粉細砂夾粉土：稍密狀態，變形模量（E0）經驗值為10.0MPa，標貫試驗均值（實測值）為12.0擊，土質分層不均勻，層位穩定，工程特性滿足基礎持力層要求。該層地基承載力特征值（fak）120KPa。

③層淤泥質粉質黏土夾粉土：含水量42%，液性指數1.24，壓縮模量平均值3.73MPa，標貫試驗均值（實測值）為4.1擊，工程特性差，為差的基礎持力層及下臥層，該層地基承載力特征值（fak）80KPa。

④層粉細砂：中密狀態，變形模量（E0）經驗值為16.0MPa，標貫試驗均值（實測值）為18.5擊，土質不均勻，層位穩定，工程特性一般，工程特性滿足基礎持力層要求。該層地基承載力特征值（fak）160KPa。

3.3 場地地震效應評價

根據《建筑抗震設計規范》GB50011-2010（2016年版）[1]，六安市霍邱縣的抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值0.05g（第一組）。

根據《建筑工程抗震設防分類標準》GB 50223-2008（2008年版）[2]的有關規定，擬建建筑物抗震設防類別為丙類（標準設防類）。

根據區域地質資料，場地覆蓋層厚度大于50m，覆蓋層范圍內土主要為雜填土和第四系流塑狀態黏性土及稍密-中密狀態砂土，根據各巖土層的性狀，各土層的剪切波速經驗值數據綜合判定擬建場地類別為Ⅱ類，設計特征周期為0.45s。擬建場地總體屬對建筑抗震不利地段。

3.4 不良地質作用和地質災害評價

擬建場地地貌為平原地貌單元，地形平坦開闊，場地內及其附近不存在對工程安全有影響的滑坡、泥石流、巖溶、崩塌、地下洞穴、地面塌陷和地裂縫等不良地質作用。填土和軟土為本工程的主要特殊巖土，對工程建設有不利影響，但可以通過選用合理的加固措施來預防和解決。

根據區域地質資料，場地內地質構造條件簡單，未發現有活動斷裂通過的證據，無動力地質作用的破壞影響，環境工程條件較簡單，場地穩定性較好。同時，根據區域地質資料和本地區的建筑施工經驗分析，不存在直接影響擬建工程施工及運營的潛在地質災害和不良地質作用，但分布軟土，擬建場地采取適宜措施后可進行本工程建設。

3.5 地基土的均勻性分析

根據《高層建筑巖土工程勘察規程》JGJ/T72-2017（2017年版）[3]的有關規定，對場地內地基土按如下幾個方面進行均勻性評價。

3.5.1 各地基土層處于同一地貌單元，工程特性差異小。

3.5.2 擬建場地內②層粉細砂夾粉土層面坡度、層底坡度較平緩，坡度小于10%；

3.5.3 場地地基持力層和第一下臥層在基礎寬度方向上地層厚度差值均小于0.05b；

3.5.4 根據場地內鉆孔中壓縮層內當量模量最大值（ESmax）與當量模量最小值（ESmin）比值K確定，經計算，壓縮模量當量值（ES）在7.28～8.87MPa，K=ESmax/ESmin=1.22。小于不均勻系數界限值K=1.5。

綜合以上分析，判定擬建場地內②層粉細砂夾粉土屬均勻地基土。

3.6 地基變形特征預測及變形計算所需的計算參數

3.6.1 地基變形特征預測。地基基礎設計時應進行變形驗算。擬建場地內建構筑物地基土均勻，擬建建筑物上部荷載均勻，預測地基變形特征為均勻沉降。

3.6.2 變形計算所需的計算參數。②層粉細砂夾粉土變形模量（E0）經驗值為10.0MPa，③層淤泥質粉質黏土夾粉土壓縮模量（Es1-2）均值為3.73MPa，④層粉細砂變形模量（E0）經驗值為16.0MPa。

4 基礎類型型式分析

4.1 地基基礎

根據擬建水廠地質勘察所揭露的地層結合室內試驗和原位測試,通過統計結果或利用其統計結果進一步計算、查表并結合地區經驗判斷之后，對擬建建（構）筑物特點及場地地層條件，工程投資、建設工期、施工工藝難易程度等多方面因素進行綜合考量，現對王截流鄉自來水廠改擴建工程各建（構）筑物基礎形式進行分析如下：

4.1.1 一體化設備間基礎建設在②層粉細砂夾粉土上，在軟土地基若采用條形基礎則不能滿足建、構筑物上部結構的容許變形和地基的容許承載力要求，所以只有將建筑物基礎連成一整體后才能滿足地基容許承載力，建議采用筏形基礎。

4.1.2 清水池、二級泵房、廢水池基礎建設在③層淤泥質粉質黏土、④層粉細砂上，該類建筑物基礎由于承載面積大，故能減低基底壓力，提高地基承載力，增強基礎整體剛度，并調整不均勻沉降。同時考慮到該水廠緊鄰淮河主河道，地下水位較高，采用天然地基時沉降量過大，不允許有很大的沉降時，清水池、廢水池內外的地面有大面積堆載，將使軟弱地基產生過量的變形和基礎的不均勻沉降，而造成對建筑物的危害，建議采用在③層淤泥質粉質黏土地基采用復合地基片筏基礎，④層粉細砂地基采用泥漿護壁鉆（沖）孔樁、預應力樁基礎效果較好。

4.1.3 變配電間、加氯加藥間基礎建設在②層粉細砂夾粉土地基上需要增加基礎的剛度，以減少地基變形，防止過大的不均勻沉降量時，局部有不均的軟弱地基，需作地基處理時建議采用條形基礎。

4.2 基坑防排水措施

4.2.1 在基坑周邊地面做好向外排水的散水坡或設置截水溝，防止地表水流入基坑。

4.2.2 基坑開挖到位后，應在基坑底部設置排水溝、集水坑等降水設施，及時排出坑底積水。

5 結束語

該場地地基巖土從上到下依次為：①層雜填土、②層粉細砂夾粉土、③層淤泥質粉質黏土夾粉土、④層粉細砂組成。

根據勘察資料，該場地地下水類型潛水。補給來源主要為大氣降水和側向徑流，勘察期間觀測到潛水水位標高為27.92～28.38m。

擬建場地抗震設防烈度為6°，設計基本地震加速度值為0.05g，地震分組第一組，設計特征周期為0.45s。擬建場地類別為Ⅱ類，屬對建筑抗震不利地段。

樁基施工應先進行試樁及荷載試驗，以核實樁基參數及成樁條件。工程樁應進行單樁承載力和樁身完整性抽樣檢測，檢測的方法及數量應滿足規范要求。

施工過程中如發現異常地質現象，應及時通知業主、組織進行現場查驗，建議樁基施工時應先進行試樁及靜載試驗，以核實樁基參數及成樁條件。