霍邱县王截流乡自来水厂改扩建工程勘察及基础类型型式分析

黄浩

六安市水利局 安徽 六安 237000

1 工程概况

王截流乡地势东高西低。地貌形态主要为淮河冲积地，地势较为平坦。气候温暖，雨量适中，多年平均气温15.45～15.47℃，多年平均降水量965～970mm。王截流乡地下水较为贫乏，但该乡紧邻淮河主河道，地表水量比较丰富，可作为饮用水水源。本次设计的厂区及管线所处的地层为素填土层，主要成分由壤土和砂壤土组成。该土层为人工筑堤时堆积而成，为新近沉积土，地基持力层一般，约在95～100KPa。具体实施时对可能出现的局部软基可据不同情况采用换填垫层法、强夯法、夯实水泥土桩法等进行处理。

2 场地工程地质

霍邱县95%面积的地下水为松散岩类孔隙水，南部厚度不足40m，北部可达344m，总体上自南向北、自西向东逐渐增厚，可分为丰富型（单井涌水量＞1000t/d）、中等型（100～1000t/d）和贫乏型（＜100 t/d）。王截流乡地下水较为贫乏，但该乡紧邻淮河主河道，地表水量比较丰富，可作为饮用水水源。

依据本次勘察所揭露的地层、拟建场地内地层主要由杂填土(Q4ml）、粉细砂夹粉土（Q4al+pl）、淤泥质粉质黏土夹粉土（Q4al+pl）、粉细砂（Q4al+pl）组成。根据现场对岩土的鉴别、原位测试及室内土工试验成果综合分析，各岩土层的岩性特征及埋藏分布条件描述如下：

①层杂填土（Q4ml）：杂色等，稍湿，松散状态，主要由黏性土组成，层内含有碎石、砖块、少量建筑垃圾等，层厚0.30～0.80m，层顶高程28.77～28.93m，本层分布普遍。

②层粉细砂夹粉土（Q4al+pl）：层顶埋深0.30～0.80m，层顶高程28.13～28.47m，层厚1.70～4.50m。灰黄色，稍密状态，饱和，主要矿物成分石英、长石等，磨圆度、分选性均较一般。局部夹粉土，灰黄色，中密状态，该层分布普遍。

③层淤泥质粉质黏土夹粉土（Q 4al+pl）：层顶埋深2.50～4.80m，层顶高程23.97～26.43m，层厚6.10～10.30m，褐黄色，呈现流塑-软塑状态，略有光泽，强度、韧性低，局部夹薄层粉土粉砂，松散-稍密状态，该层分布普遍。

④层粉细砂（Q4al+pl）：层顶埋深10.90～12.80m，层顶高程16.13～17.87m，该层局部未揭穿，揭露层厚6.20～6.60m。灰黄色，中密状态，饱和，主要矿物成分石英、长石等，磨圆度、分选性均较一般。该层局部夹砾石，该层分布普遍。

3 岩土工程分析及评价

3.1 拟建场地地基岩土的物理力学指标和地基承载力

本次勘察测试、取样点在场地均匀分布，其位置及数量能基本反映全场的地层特征，具有很好的代表性。根据有关规范的规定在室内试验和原位测试的基础上，选用其统计结果或利用其统计结果进一步计算、查表并结合地区经验综合判断之后，所给出的各岩土层的参数。

根据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2001，2009年修订版）的规定，对场地地基土的主要物理力学性质指标进行分析、选定和统计，并确定各地基土的地基承载力特征值fak，地基土相关物理力学参数见表1。

表1 地基岩土的物理力学性质指标及地基承载力表

表2 桩基础参数建议值表

3.2 场地地基土工程特性评价

该场地地基土由第①层杂填土、第②层粉细砂夹粉土、第③层淤泥质粉质黏土夹粉土、第④层粉细砂组成。

①层杂填土：大部分为耕植土，局部为新近回填土，不均匀，工程地质条件差，不应作为持力层，须清除。

②层粉细砂夹粉土：稍密状态，变形模量（E0）经验值为10.0MPa，标贯试验均值（实测值）为12.0击，土质分层不均匀，层位稳定，工程特性满足基础持力层要求。该层地基承载力特征值（fak）120KPa。

③层淤泥质粉质黏土夹粉土：含水量42%，液性指数1.24，压缩模量平均值3.73MPa，标贯试验均值（实测值）为4.1击，工程特性差，为差的基础持力层及下卧层，该层地基承载力特征值（fak）80KPa。

④层粉细砂：中密状态，变形模量（E0）经验值为16.0MPa，标贯试验均值（实测值）为18.5击，土质不均匀，层位稳定，工程特性一般，工程特性满足基础持力层要求。该层地基承载力特征值（fak）160KPa。

3.3 场地地震效应评价

根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版）[1]，六安市霍邱县的抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值0.05g（第一组）。

根据《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223-2008（2008年版）[2]的有关规定，拟建建筑物抗震设防类别为丙类（标准设防类）。

根据区域地质资料，场地覆盖层厚度大于50m，覆盖层范围内土主要为杂填土和第四系流塑状态黏性土及稍密-中密状态砂土，根据各岩土层的性状，各土层的剪切波速经验值数据综合判定拟建场地类别为Ⅱ类，设计特征周期为0.45s。拟建场地总体属对建筑抗震不利地段。

3.4 不良地质作用和地质灾害评价

拟建场地地貌为平原地貌单元，地形平坦开阔，场地内及其附近不存在对工程安全有影响的滑坡、泥石流、岩溶、崩塌、地下洞穴、地面塌陷和地裂缝等不良地质作用。填土和软土为本工程的主要特殊岩土，对工程建设有不利影响，但可以通过选用合理的加固措施来预防和解决。

根据区域地质资料，场地内地质构造条件简单，未发现有活动断裂通过的证据，无动力地质作用的破坏影响，环境工程条件较简单，场地稳定性较好。同时，根据区域地质资料和本地区的建筑施工经验分析，不存在直接影响拟建工程施工及运营的潜在地质灾害和不良地质作用，但分布软土，拟建场地采取适宜措施后可进行本工程建设。

3.5 地基土的均匀性分析

根据《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ/T72-2017（2017年版）[3]的有关规定，对场地内地基土按如下几个方面进行均匀性评价。

3.5.1 各地基土层处于同一地貌单元，工程特性差异小。

3.5.2 拟建场地内②层粉细砂夹粉土层面坡度、层底坡度较平缓，坡度小于10%；

3.5.3 场地地基持力层和第一下卧层在基础宽度方向上地层厚度差值均小于0.05b；

3.5.4 根据场地内钻孔中压缩层内当量模量最大值（ESmax）与当量模量最小值（ESmin）比值K确定，经计算，压缩模量当量值（ES）在7.28～8.87MPa，K=ESmax/ESmin=1.22。小于不均匀系数界限值K=1.5。

综合以上分析，判定拟建场地内②层粉细砂夹粉土属均匀地基土。

3.6 地基变形特征预测及变形计算所需的计算参数

3.6.1 地基变形特征预测。地基基础设计时应进行变形验算。拟建场地内建构筑物地基土均匀，拟建建筑物上部荷载均匀，预测地基变形特征为均匀沉降。

3.6.2 变形计算所需的计算参数。②层粉细砂夹粉土变形模量（E0）经验值为10.0MPa，③层淤泥质粉质黏土夹粉土压缩模量（Es1-2）均值为3.73MPa，④层粉细砂变形模量（E0）经验值为16.0MPa。

4 基础类型型式分析

4.1 地基基础

根据拟建水厂地质勘察所揭露的地层结合室内试验和原位测试,通过统计结果或利用其统计结果进一步计算、查表并结合地区经验判断之后，对拟建建（构）筑物特点及场地地层条件，工程投资、建设工期、施工工艺难易程度等多方面因素进行综合考量，现对王截流乡自来水厂改扩建工程各建（构）筑物基础形式进行分析如下：

4.1.1 一体化设备间基础建设在②层粉细砂夹粉土上，在软土地基若采用条形基础则不能满足建、构筑物上部结构的容许变形和地基的容许承载力要求，所以只有将建筑物基础连成一整体后才能满足地基容许承载力，建议采用筏形基础。

4.1.2 清水池、二级泵房、废水池基础建设在③层淤泥质粉质黏土、④层粉细砂上，该类建筑物基础由于承载面积大，故能减低基底压力，提高地基承载力，增强基础整体刚度，并调整不均匀沉降。同时考虑到该水厂紧邻淮河主河道，地下水位较高，采用天然地基时沉降量过大，不允许有很大的沉降时，清水池、废水池内外的地面有大面积堆载，将使软弱地基产生过量的变形和基础的不均匀沉降，而造成对建筑物的危害，建议采用在③层淤泥质粉质黏土地基采用复合地基片筏基础，④层粉细砂地基采用泥浆护壁钻（冲）孔桩、预应力桩基础效果较好。

4.1.3 变配电间、加氯加药间基础建设在②层粉细砂夹粉土地基上需要增加基础的刚度，以减少地基变形，防止过大的不均匀沉降量时，局部有不均的软弱地基，需作地基处理时建议采用条形基础。

4.2 基坑防排水措施

4.2.1 在基坑周边地面做好向外排水的散水坡或设置截水沟，防止地表水流入基坑。

4.2.2 基坑开挖到位后，应在基坑底部设置排水沟、集水坑等降水设施，及时排出坑底积水。

5 结束语

该场地地基岩土从上到下依次为：①层杂填土、②层粉细砂夹粉土、③层淤泥质粉质黏土夹粉土、④层粉细砂组成。

根据勘察资料，该场地地下水类型潜水。补给来源主要为大气降水和侧向径流，勘察期间观测到潜水水位标高为27.92～28.38m。

拟建场地抗震设防烈度为6°，设计基本地震加速度值为0.05g，地震分组第一组，设计特征周期为0.45s。拟建场地类别为Ⅱ类，属对建筑抗震不利地段。

桩基施工应先进行试桩及荷载试验，以核实桩基参数及成桩条件。工程桩应进行单桩承载力和桩身完整性抽样检测，检测的方法及数量应满足规范要求。

施工过程中如发现异常地质现象，应及时通知业主、组织进行现场查验，建议桩基施工时应先进行试桩及静载试验，以核实桩基参数及成桩条件。