排涝站拆除重建工程不良地质地基的处理分析——以水贝排涝站（闸）拆除重建工程为例

陈军

惠州市水电建筑工程有限公司 广东 惠州 516000

在水利水电工程中，基础薄弱将会影响到整体工程质量，因此要加强对水利水电基础建设管理的重视程度，采取有效的处理措施保障工程的施工质量。质量低劣的基础在洪水过后，土体结构会受到严重破坏，造成较大的附加变形，从而对整个工程产生不利影响。松软地基的高流变性和高灵敏度，将延长建筑物的沉降稳定期，增加沉降。因此，在结构设计中应充分考虑地基的变形和稳定性。对于地基不良的水工建筑物，地基承压引起的大面积或不规则沉降往往会导致水工建筑物的破坏，从而影响水工建筑物的正常使用。因此，对于不良地基，应采取相应的工程措施，使地基质量满足建筑物的变形和承载力要求。

1 水利水电工程不良地质地基的弊端

1.1 地基不均匀或变形

一些地基不良的土层不能满足水工建筑的要求。有些岩土层分布不均匀，强度与岩土地基层有很大的不同，有些岩土的强度也不同。由于上述原因，在外荷载作用下，塌落度不均匀将会导致地基出现变形，难以满足上部结构的要求。例如，由于基岩和土层含有软岩和膨胀土层，会引起水工建筑物变形，而由于地基问题引起的大量地表塌陷会对建筑物造成破坏[1]。

1.2 地质条件差，抗滑稳定低

在软弱岩土层中，岩体与混凝土之间的结构面必须具有良好的抗滑稳定性，因此其安全系数相对较低。由于古风化壳土层、软弱夹层、不同倾角的断层土层、破碎带土层、一般破碎带土层和溶蚀带土层，其抗压强度很低，难以满足水工建筑物的抗滑稳定。地基抗滑性能较差，也可能引起局部或整体剪切破坏[2]。

1.3 引发基础渗漏过大

软基的岩土基础大多位于松散砂层、高裂缝渗透层、卵石砾石层、构造裂隙、喀斯特溶洞渗透区等高渗透区。这造成了水库的大量渗漏和压力超过正常值，而在蓄水层中，会出现管道的渗透变形，造成地基的严重破坏和整个水利工程的巨大破坏[3]。

1.4 地基液化

由于地基中有大量的无黏性粉砂层，这些砂层可能由于振动而液化。强烈的地震沉降会对建设工程的稳定性造成极大的破坏，影响整个中小型水利水电建设[4]。

2 水利水电工程不良地质地基的常用处理技术

2.1 换填技术

地基稳固及承载力在一定程度上影响建筑工程抗震性及稳定性，对于工程施工质量的保障及提高有着关键作用。换填技术主要是指由于构筑物基础不合格，无法满足设计的承载力要求，通过挖除不良土质，换填填充材料，或者通过抛石挤淤等方法，去除不良土质，提高建筑地基整体承载力，达到设计要求的方法[5]。这一技术所进行的应用中，相关工作人员需要妥善处理软土地基，在促进处理效率有效提高的同时最大程度节约人力以及物力资源。同时相关工作人员还需要对土壤以及材料进行科学选择，促进工程承载力以及质量的进一步提高。一般情况下，工作期间，工作人员的换填材料以天然沙砾及块石为主[6]。

2.2 强夯技术

通常情况下，这一方法的应用需要使用重量较大夯锤，使软土地基能够尽快固结。在使用强夯法处理市政工程软土地基之后，其承载能力则会随之提高[8]。在对这一方法所进行的应用中，相关施工人员需要科学配置机械设备，提高安全锤高度后则可通过自由落体的形式向地面下落击打，软土地基土体在冲击波以及夯击力的影响下则可展开夯实处理。强夯法不管是在砂性土、杂填土还是非饱和性粘土中都有着极为显著的应用效果，除此之外施工人员在使用这一技术对软土地基所进行的处理中，需要科学应用现场试验法[9]。

3 工程概况

3.1 工程位置

西沥排涝站（闸）和水贝排涝站（闸）位于永良围上，永良围于1964年8月动工兴建，位于西枝江左岸和淡水河右岸，在西沥（紫溪）合拢，全堤长24.36km。其中，西枝江的堤防从大湖溪起至西沥，堤长约12.28km，属淡水河的堤防从永湖中学起至西沥，堤长约12.08km。惠阳区和惠城区位于广东省中南部，东江中下游，地处珠江三角洲经济区，位于北纬22°27′至23°25′，东经114°7′6″至114°47′。东部毗邻惠东，西邻东莞，西南与深圳接壤，北与惠城、仲恺相邻，南临大亚湾与香港隔海相望。惠州市惠阳区永良围西沥、水贝排涝站（闸）拆除重建工程是一座以防洪、排涝为主的综合水利枢纽工程。

3.2 工程建设内容

本工程的主要建设内容包括：拆除重西沥泵站穿堤出水涵、新建西沥自排闸一座，拆除重建水贝排涝站（闸）—泵闸合建，管理区工程等。工程总投资约6040.38万元。

西沥排涝站为堤后式泵站，设计排涝流量4.32m3/s，设计装机容量415kW。西沥排涝站（闸）为小（1）型工程，泵站等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物为5级建筑物。西沥自排闸的过闸流量72.3m3/s，西沥排涝站自排闸建筑物的级别为3级。

水贝排涝站为堤后式泵站，设计排涝流量12.7m3/s。水贝排涝站为中型泵站工程，泵站等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级，次要建筑物为4级建筑物，临时性建筑物级别为5级。水贝自排闸的过闸流量为210.8m3/s，自排闸主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，临时性建筑物级别为5级。

3.3 工程作用

西沥排涝站（闸）和水贝排涝站（闸）是永良围主要的水工建筑物，其主要任务是防洪、排涝。通过重建西沥排涝站（闸）和水贝排涝站（闸），提高水背仓和筷子堤仓的防洪、排涝能力，与永良围堤防共同抵御外江洪水，确保永良围围内人民生命财产安全。

4 水贝排涝站（闸）现状分析

水贝排涝站前池设有两道拦污栅，上游处拦污栅已被损坏；水贝站下层是自排闸，泵机在上面，基础有沉降，边上2台机组基础下沉，自1989年起不能使用，其余4台可用。自排闸为盖板涵，底板为钢筋混凝土结构，已发生不均匀沉降，并出现混凝土剥蚀、破损、露筋等现象。强排涵管为钢筋混凝土结构，搁置在自排闸的顶盖板之上，内部混凝土局部出现老化开裂、钙化，并出现露筋、漏水等现象。

站址地基存在厚度介于7.0～14.3m的细砂层及厚度介于1.40～11.30m的砾砂层，透水性大。早在建站施工过程中，就曾出现大量流沙，影响施工质量。建站以来，受内、外江水位差反复作用，下部基础逐年流失淘空，自排闸及泵房基础逐渐下沉，在穿堤涵洞中部分缝位置，沉降严重，分缝变宽；泵房出现多处裂缝，整体结构破损，存在着严重的安全隐患，影响泵站安全运行。

5 排涝站拆除重建工程不良地质地基处理的施工原则与临时设施设计施工

5.1 施工原则

本工程的平面布置必遵循以下施工平面布置总体原则：

（1）因地制宜，集中布置，节约用地，把握重点，控制全局；

（2）利于生产，方便生活，协调安排，统筹兼顾，易于管理；

（3）循环流畅，进退无扰，交错有序，环境优美，创立形象；

（4）布设简易，经济合理，技术可行，方法适宜，安全可靠。

施工临时设施场地的划分和布置符合国家有关的安全、卫生、环境保护、噪音、粉尘废水、污染物等规定，做到文明施工，最大限度地减少对周围环境的影响。施工弃渣运输运至业主指定弃渣场。

在这些原则的指导下，本工程工区根据利于生活、方便生产、快速安全、经济可靠、易于管理的原则指导下，因地制宜、按功能集中布置，结合现有交通、场地建设，工程工区办公区暂时布置在永良围堤下。紧靠西沥排涝站施工区，由于水贝排涝站因资产未移交，暂时无法施工。故现阶段本工程施工重点在西沥排涝站施工。

5.2 土料场和弃渣场

本工程设计拟定采用原堤的破堤土方再次利用于围堰以及土方回填，不必另外取土。为保证工程质量达到设计标准，我项目部计划先对永良围江堤西沥排涝站施工区域的江堤土方进行取样检测土料是否合格，如满足设计要求再加以利用。由于本工程工期紧，为了确保工期项目部拟选定备用土料场为永湖土料场，距西沥、水贝排涝站15.5km，土料场经设计现场踏勘且进行了土样取样检测，该土料场的土各类参数符合本工程设计要求及相关规范需要。项目部拟先期对该土料的土进行重新取样复测，西沥排涝站土堤回填时，如发现土料无法满足施工要求，立刻能在土料备用场中取土。确保2017年永良围江堤防洪度汛安全。弃渣场由业主制定。土料场、弃渣场运距由四方联合测量确定。

弃渣场应做好排水措施，保证渣料堆体的边坡稳定，防止冲刷和水土流失，在表面及时铺盖种植土和植被。

5.3 施工工厂、仓库

根据工程需要，本工程辅助生产工厂设综合仓库、模板加工厂、钢筋加工厂。计划在西沥排涝站施工区旁，永良围堤脚内河河边滩地搭设工棚，面积约200m2。

（1）模板加工厂：模板加工厂负责木模板加工制作，木工加工厂前设置模板堆放场。生产区设40m2。模板加工厂，砖瓦结构，包括材料和成品堆放场堆放场等共占地60m2。内设30m2木模拼装平台，木工厂内布置台锯1台，带锯1台，平刨1台，压刨1台。模板加工厂内堆放的材料主要是易燃的木材，为确保施工期间木材加工厂安全，需制定有关安全保证措施，并予以落实。另外，需按要求在场内设置2个4kg手提式干粉灭火器消防设施。

（2）钢筋加工厂：钢筋加工厂包括钢筋制作、安装；考虑到钢筋原材料和加工成品料的堆放配须占用场地，钢筋加工厂前闲置空地设置为钢筋堆料场。根据生产需要，拟在生产区内布置一座钢筋加工厂。钢筋加工厂建筑面积40m2，包括加工厂和成品堆放场占地面积共40m2。厂内设钢筋剪断机1台，弯曲机1台，钢筋调直机1台。

（3）综合仓库：设置在钢筋加工厂旁边，分为原材料存储仓库及工具房，占地面积共100m2，场内设置干粉灭火器消防设施。

（4）机械修理、停放场：设置在模板加工厂旁边的露天滩地，其占地面积约为80m2。

以上除机械设备停放场、钢筋堆料场及生活污水处理池为敞棚结构外，其他均采用标准活动板房。

6 排涝站拆除重建工程不良地质地基的危害及处理方案

6.1 粉砂地层基坑开挖及降水的危害及处理

由于西沥、水贝排涝站地基是粉砂地质，基坑开挖及降水导致地层扰动，粉砂遇水流动成泥浆被水带出，导致周边旧的建筑物及边坡地基下沉。而边坡地基下沉，导致边坡滑移，导致外侧的高压旋喷围封桩断桩破损。导致围封漏水。

对基坑四周打拉森钢板桩支护，保护边坡地基，防止边坡滑移。对旧泵房采用拉森钢板桩隔断，防止降水作业，导致旧泵房地基被掏空，导致下沉。

6.2 不良地基延长工期及处理

由于西沥排涝站基坑开挖是施工，发现水泥搅拌桩费时，水泥搅拌桩需要施工完成后，28天后才能基坑开挖，而排涝站施工在10月15日汛期过后才能破堤施工，明年的4月份汛期来临前要完成排涝站的水下部分施工，原堤防回填至原堤顶高程。而且还要完成闸门安装。时间紧，任务重。原施工工艺耽误工期。而且水泥搅拌桩在粉砂地层成桩差，尤其水贝排涝站在旧站拆除的基础上，在见新站采用水泥搅拌桩无法满足工期，而且通道先期西沥排涝站施工及水贝高压围封桩施工，发现施工区地质复杂，老站有进行地基处理，填了渣石，导致桩打不下去而绕打。影响围封桩的效果。导致水泥搅拌桩成桩质量不好。由于工期不满足，质量难以得到有效保障。

基坑采用拉森钢板桩支护，防止边坡地基扰动，滑移。对水贝排涝站地基采取块石换填处理，取消原水泥搅拌桩处理，换填1m后块石。圆满的解决问题，变更工艺后，基坑在两周完成换填，完成基础开挖，比原工艺节约了1个半月的工期。地基处理效果良好。

7 总结

综上所述，为了有效的降低不良地质地基对水利水电工程质量的影响，施工项目组要加强对不良地质地基处理的重视程度，对工程中所属的不良情况进行深入的分析，寻找出最有效的治理措施，最大程度上减少不良地质情况对水利水电基础质量的影响。

本文所述作业方式，一方面更好的了解不良地基的原理，另一方面改善了不良地质地基的处理，保障了工程的安全顺利进行，提升了工程的整体社会效益。