五河泵站站基工程地质特性及基础处理措施

王 雷

一、概述

五河泵站是洪泽湖抬高蓄水位影响处理工程重要组成部分，同时在淮水北调工程中也具有举足轻重的地位。站址位于五河县城南约4km，淮北大堤内侧的东凌庄南。场地上部地层主要为第四系冲洪积层，由于水流复杂多变，沉积环境在时间与空间上变化较大，沉积物土性极不均匀，多为粉质壤土、砂壤土、粉细砂等土层，又常常出现互相掺杂、交叉、互层等复杂情况。它们多呈软塑状或流塑状，承载力极低，厚度可深达十几米乃至更深，其特点是高含水量、大孔隙比、高压缩性、低强度等。

二、地层岩性

1-1 层（Q4al）：淤泥，灰黑色，软～流塑，含腐殖物，在进水池内主要为淤泥及少量块石等组成，防洪闸出口及淮河河道内主要为淤泥及冲淤泥砂等，层厚 0.60～1.60m，层底高程13.74～9.60m。

1层（Q4al）：中、重粉质壤土夹砂壤土，局部互层状，灰黄、灰色，软塑/松散，表层1～2m可塑状，下部软塑，属中等偏高压缩性土。层厚1.00～7.90m，层底高程10.51～7.60m。

2层（Q4al）：淤泥质重粉质壤土夹薄层轻粉质壤土～砂壤土，局部互层状，灰色，软塑/松散，含腐殖物及螺丝、贝壳，属高压缩性土。层厚3.40～6.30m，层底高程5.96～3.00m。

3层（Q4al）：重、中粉质壤土，下部以中、轻粉质壤土为主，灰绿、灰黄色，硬可～软可塑，上部1～2m硬可塑，下部软可塑。属中等偏高压缩性土。层厚2.00～4.00m，层底高程1.71～-0.48m。

4层（Q4al）：淤泥质重粉质壤土夹轻～砂壤土，局部为互层状，灰色，软塑/稍密，属高压缩性土。层厚5.50～9.50m，层底高程-5.30～-7.79m。

5层（Q3al）：重粉质壤土，灰色，软可塑，局部硬可塑，底部夹大量螺类贝壳等，属中等偏高压缩性土。层厚1.40～5.10m，层底高程-8.40～-11.11m。

6层（Q3al）：细砂，下部为中砂，灰色，中～密实，上部2～3m夹薄层壤土，稍密，局部孔揭露有10～15cm砂礓石，属中等压缩性土。未揭穿，揭露最大厚度37.1m，相应底高程-46.66m。

三、工程区水文地质条件

根据本次试验资料和钻探资料，在地面以下63m内勘探深度范围内，地下水类型为松散类孔隙水，根据地层岩性和含水层特征可划分出三层含水层和二层隔水层，其中第一含水层为潜水，第二含水层为弱承压水、第三含水层为承压水，地层结构如图1。分层叙述如下：

第一含水层由1层中、重粉质壤土夹砂壤土和2层淤泥质重粉质壤土夹轻～砂壤土组成，厚约10～12.0m左右，该层为第四系冲、洪积快速堆积物，结构松散，含水类型为孔隙型潜水，主要以大气降水和河、沟塘水补给为主；

第一隔水层为微透水3层重、中粉质壤土，厚度2.0～4.0m，微透水性，分布广泛，是一良好隔水层。

第二含水层由3层和4层交接部位轻粉质壤土～砂壤土和4层中夹的薄层砂壤土组成，弱～中等透水，含水类型为弱承压水，具弱承压性，主要以淮河水补给为主；

第二隔水层为弱透水的5层重粉质壤土，厚度1.4～5.1m，为相对隔水层。

第三含水层为6层细砂～中砂，顶部夹轻粉质壤土～砂壤土薄层，中等透水，含水类型为承压水，具承压性。

在上述含水层中与工程较密切的为第一层含水层、第二层含水层，由于1层重、中粉质壤土、2层淤泥质重粉质壤土土中夹有砂壤土薄层，厚薄不均，局部可达0.5～0.7m，在施工中可能出现少量的管涌和流沙现象，一般稍加处理即可解决；第三层含水层埋藏较深。

四、地基土工程地质特性

五河泵站上部软土层较厚，其工程地质特性见表1。

由表1知：工程区上部软土层是具有流塑～软塑性的（淤泥质）粉质壤土。土层内岩土工程性质差异明显，系非均匀沉积的土层。总的来说具有含水量高、孔随比大、压缩性高、强度低、变异性大和灵敏度高等不良工程地质特点。该类软弱土的变形通常表现为沉降大而不均匀的特点。施工中瞬时沉降量大，速度快、差异性显著，尤其是快速加荷施工的后期和竣工后的一段时间更为明显。淤泥质土层厚薄不均，局部存在的饱水砂性土透镜体或薄层，与周围的附加应力明显不同。它是地基土不均匀变形的物质基础，加之高灵敏度增加了施工过程中保存持力层结构的难度。这一切均使地基土承荷时呈现出压缩性不均一、附加应力不同，从而导致地面建筑物不均匀沉降和破坏现象的发生。

表1 站址区上部软土工程地质特性

综上所述，五河泵站地基土具有不良工程地质性质的根本原因主要为：

（1）（淤坭质）壤土层的不均匀性，土层分布、厚薄不均匀，压缩性不一样，附加应力不同。

（2）土中存在大量结合水且分布不均，如淤泥质土中的砂性土透镜体是结合水和粒间自由水并存的含水体，是土层不均匀蠕变的物质基础。

（3）土层经历的前期固结压力小，固结压密历时短，原始结构连结强度低。

五、基础处理措施

拟建站区软土工程地质条件差，强度低，属于高压缩性土，在外部荷载作用下，地基将会有较大沉降变形。同时由于软土具有流变性，除了固结应力引起的固结变形之外，在剪应力作用下，土体处于长期变形过程中，沉降稳定的历史比较长。不经过处理基本不能满足实际工程需要。

根据设计报告知五河站基础底板主要坐落于3层重、中粉质壤土上，该层地基承载力为130kPa，由于泵房、翼墙基地应力均大于天然地基承载力，地基需加固处理。地基加固措施采用水泥粉体喷射搅拌桩和钻孔灌注桩比较选用。粉喷桩方案造价较省，但长度大于10m以上的桩施工质量难以保证，一些实验参数与实际相差较大；灌注桩虽然造价稍高，但成桩质量好，可靠性强。由于五河站泵房桩基长度较长，故其地基加固措施采用钢筋混凝土灌注桩，其余部分采用水泥粉体喷射搅拌桩。经过处理后，灌注桩单桩竖向承载力设计值为1896kN，翼墙处复合地基承载力为216.50kPa，泵房最大沉降量为0.228m，最小沉降量为0.125m，沉降差为0.103m，均满足设计要求。

六、结论

安徽省沿淮堤防涉及新建、扩建的建筑物较多，五河泵站地基土土层在淮河中下游河漫滩中普遍分布，其不良工程地质特性在沿淮河漫滩中具有其共性，研究其工程地质特性以及产生这些不良工程地质特性的根本原因，不仅能为建筑物地基处理提供优选方案，而且对基础结构设计和施工方案优化同样起到关键作用