摘要：通过对黄沟排涝站工程地质条件分析评价，基础持力层为淤泥质土，为软弱强度地层，高压缩性，孔隙比大，含水量大，工程地质条件差，需要进行地基处理。施工场地较小，大型机械不能进场，工程量不大，综合比较采用水泥土换填垫层法进行地基处理。水泥土换填垫层法在小型泵站地基处理中的优点。
关键词：工程地质条件；软弱强度地层；地基处理；水泥土换填垫层法。
黄沟排涝站在滁河中游左岸的乌衣镇境内，排涝面积5.8km2，装机220kW，排涝流量3.44m3/s；建于1961年，机组老化年久失修，已不能正常开机，排涝流量不足。拆除重建，拟建泵站为堤后式，装机流量4.0m3/s，属于小（1）型泵站，泵站等别为Ⅳ，进水闸、泵房、穿堤箱涵建筑物级别为4级。进水闸设计过闸流量4.0m3/s，闸底板高程4.0m（高程为吴淞高程系，下同），底板厚0.6m；采用正向进水前池，平面上呈现梯形布置形式，底板顶高程由4.0m变至2.7m；泵房为堤后湿室型，底板高程2.70m，水泵层高程4.80m。
1 工程地质条件[1]
①层素填土(Q4ml), 棕褐色，软塑～可塑，湿；质地以粉质粘土为主；层厚0.6～2.3m，层底高程6.48～8.25m；含水量范围值27.6～28.4%、均值28.0%；液性指数均值0.57；塑性指数均值15.6；压缩模量4.97Mpa；堤体填土渗透系数2.00×10-4cm/s，属中等透水，直接快剪粘聚力小值均值28.3kPa，直接快剪内摩擦角小值均值11.9°。
②层粉质粘土(Q4al)，棕褐色，可塑，湿；层厚0.7～3.2m，层顶高程6.48～8.25m，层底高程4.71～6.33m；该层为中等强度地层，中压缩性，工程地质条件一般；含水量范围值25.9～27.0%、均值26.4%；液性指数均值0.47；塑性指数均值16.2；压缩模量5.96MPa；直接快剪粘聚力小值均值32.3kPa，直接快剪内摩擦角小值平均值12.8°；渗透系数为4.00×10-5cm/s，属弱透水性；承载力允许值[R]=140kPa。
③层淤泥质粉质粘土(Q4l)，灰色，流塑～软塑，饱和，有淤泥味，含有少量粉细砂；层厚6.8～11.7m，层顶高程4.71～6.33m，层底高程-5.79～-1.75m；该层为软弱强度地层，高压缩性，孔隙比大，含水量大，工程地质条件差。含水量范围值32.3～43.3%、均值36.2%；孔隙比范围值0.938～1.288、均值1.053；液性指数均值1.06；塑性指数均值16.3；压缩模量3.21MPa；直接快剪粘聚力小值均值12.8kPa，直接快剪内摩擦角小值均值6.0°；渗透系数为5.50×10-5cm/s，属弱透水；承载力允许值[R]=70kPa。软土地基可导致建筑物不均匀沉陷，使建筑物开裂，对建筑物构成威胁；其强度低，建筑物存在进一步沉降的可能；内摩擦角和粘聚力数值低、抗剪强度低，其堤基抗滑稳定性差，存在滑坡的可能性。
④层粘土(Q4al)，灰褐色，可塑～硬塑，湿；该层部分钻孔未揭穿，探及层厚≥（3.1～4.2）m，层顶高程-5.79～-1.75m，层底高程＜（-8.87～-5.90）m；该层为中等强度地层，中压缩性，工程地质条件一般。含水量范围值23.1～25.0%、均值24.0%；液性指数均值0.19；塑性指数均值18.5；压缩模量8.44MPa；直接快剪粘聚力小值均值55.3kPa，直接快剪内摩擦角小值平均值17.3°；渗透系数为5.00×10-6cm/s，属微透水性；承载力允许值[R]=240kPa。
表1 黄沟排涝站各岩土层物理力学性质指标表
图1 黄沟排涝站地质图
2 地基处理设计
泵站建筑物持力层均为③层淤泥质粉质粘土，地质条件较差，承载力允许值[R]=70kPa，标准贯入2.4击/30cm，为小于4击的粘性土不得作为天然地基，需要进行地基处理[2]。
施工场地较小，大型机械不能进场，工程量不大，综合比较采用水泥土换填垫层法[3] [4]进行地基处理。具有施工方便简易，速度快，性能可靠，投资较省的特点。地基处理拟将建筑物基底以下③层淤泥质粉质粘土挖除1.5~2.5m，垫层每边超出基础底边缘50cm，坡比1：2.5开挖，换填10%水泥土并夯实，压实度不于0.96。水泥土土料用粘性土，不得含有松软杂质，并应过筛，其颗粒不得大于15mm。进水闸、前池翼墙、泵房下部换填厚度均为2.5m。换土后地基承载力设计值按下式计算：
附加应力pz按压力扩散角的原理，矩形基础计算公式如下：
式中：p——基础底面处平均压力设计值，kPa；
σz——基础底面处土的自重应力；
b——矩形基础底面宽度；
l——矩形基础长度；
z ——基础底面至软弱下卧层顶面的距离；
θ——地基压力扩散线与垂直线的夹角，查表取26゜
计算得泵站各部位下卧层允许承载力值见表2。
表2 泵站各部位下卧层允许承载力表
泵站工程各部位下卧层顶面处Pc+Pz值均小于相应部位下卧层的允许承载力[R]，所以换土后的下卧层地基承载力满足设计要求。
地基10%水泥土换填处理后，各建筑物地基最终沉降量计算：
3 运行效果
经1年的运行沉降观测，最终沉降量在设计范围值内。
4 结论
水泥土换填垫层法具有施工方便简易，速度快，性能可靠，投资较省，不受施工场地限制的特点；适用性广，小型泵站地基处理中得到广泛应用。
参考文献：
[1] SL55-2005 《中小型水利水电工程地质勘察规范》 北京: 中国水利水电出版社,155084.197:38-45
[2] GB50265-2010《泵站设计规范》 北京:中国计划出版社,1580177.538.115:10-12
[3] JGJ79-2012《建筑地基处理技术规范》；北京:中国建筑工业出版社,115112.23535:10-17
[4]《地基处理手册》（第三版）龚晓南主编；北京:中国建筑工业出版社,15765：50-55
论文作者:朱葳
论文发表刊物:《防护工程》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/17
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