郭育琳，趙國(guó)斌，方海艷，李松磊

（中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，天津300222）

齊熱哈塔爾水電站廠房地基土工程地質(zhì)條件分析

郭育琳，趙國(guó)斌，方海艷，李松磊

（中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，天津300222）

齊熱哈塔爾水電站位于中國(guó)新疆喀什地區(qū)的塔什庫爾干河上。電站廠房地表地形為塔什庫爾干河左岸的洪積扇。廠房基坑開挖深度超過30m，地基土以河床相沖洪積物為主，包括砂礫石和礫砂2種地層。施工期對(duì)揭露的地基土土體進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合前期勘察成果分析了地基土的工程地質(zhì)特性，對(duì)工程地質(zhì)條件進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，結(jié)論認(rèn)為以砂礫石與礫砂層為主的地基土能夠滿足廠房地基承載力的要求，同時(shí)不存在地震液化問題。

齊熱哈塔爾水電站；砂礫石；礫砂；地基承載力；地震液化

1 工程概況

齊熱哈塔爾水電站廠房位于壩址下游約20km處的塔什庫爾干河左岸，主廠房縱軸走向NE45°，長(zhǎng)55.50m，安裝間下集水井底開挖面高程2345.00m，機(jī)組段底開挖面高程2348.95m，局部開挖面高程2347.60m。

廠房范圍內(nèi)地表地形為洪積扇，基坑開挖揭露的地層上部為坡洪積碎石土，下部以河床相沖洪積地層為主，建基面高程約2348.50m處揭露的地層為砂礫石和礫砂層。結(jié)合前期勘察成果，采用室內(nèi)土工試驗(yàn)得到的結(jié)果對(duì)砂礫石和礫砂的物理性質(zhì)進(jìn)行了分析，并根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求分析了地基土體的工程地質(zhì)條件。

2 廠房基坑水文地質(zhì)條件

勘察期認(rèn)為廠房基坑范圍內(nèi)地下水以第四系松散層孔隙潛水為主，主要賦存于第四系沖積層、洪積層中，地下水水位高程為2355.85～2367.80m。依據(jù)鉆孔注水試驗(yàn)及滲透變形試驗(yàn)資料，洪積碎石土滲透系數(shù)為1.0×10-5～8.3×10-4cm∕s，屬于弱透水性；砂礫石滲透系數(shù)為7.0×10-5～1.3×10-3cm∕s，屬于弱-中等透水性。洪積碎石土破壞坡降（iK）最小值為0.11，最大值為0.61，平均值0.21。砂礫石臨界坡降（iK）最小值為0.10，最大值為0.30，平均值0.18。其破壞形式均以管涌為主，壩基沖積層允許水力坡降為0.1～0.2。

施工期揭露廠房基坑開挖范圍內(nèi)地層主要以坡洪積碎石土、沖積砂礫石和礫砂為主，開挖過程中揭露地下水水位在2366.00m左右，且受河水補(bǔ)給明顯。據(jù)對(duì)廠房開挖過程中基坑排水量估算，廠房基坑范圍內(nèi)地層滲透系數(shù)為1.0×10-2～1.0×10-1cm∕s，屬強(qiáng)透水地層；另據(jù)地基土檢測(cè)試驗(yàn)成果、廠房地基土檢測(cè)成果，沖積砂礫石和礫砂滲透系數(shù)為1.6× 10-2～2.7×10-2cm∕s，為強(qiáng)透水地層。開挖過程中，多處出現(xiàn)滲透破壞。

對(duì)比施工期與勘察期廠房基坑范圍內(nèi)的水文地質(zhì)條件，地下水水位變化不大，且滲透破壞形式與前期判斷一致。不同的是滲透系數(shù)明顯增加，這與基坑開挖過程中地下水以集水井明排方式為主使得地層內(nèi)的細(xì)顆粒物質(zhì)流失關(guān)系密切。

3 地基土物質(zhì)組成

3.1 地層巖性

廠房地基地層主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q4al+pl）砂礫石和礫砂地層。按廠房區(qū)建筑物的布置形式，集水井、1#機(jī)組和3#機(jī)組地基土以砂礫石為主，2#機(jī)組地基地層以礫砂為主。廠房地基高程處地層分布，如圖1所示。

3.2 地層物理性質(zhì)

3.2.1 砂礫石

對(duì)建基面附近采取的樣品進(jìn)行顆分試驗(yàn)，結(jié)果表明砂礫石地層中粒徑大于2.00mm的顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量的76.10%，且塊石磨圓度較好，以圓形及亞圓形為主，根據(jù)文獻(xiàn)[1]中表3.3.2，該地層屬于圓礫。另外，顆分成果得到的不均勻系數(shù)Cu=12.47，曲率系數(shù)Cc=1.43，為級(jí)配不良地層。

圖1 廠房地基高程處地層分布

砂礫石層疏松密度為1.66g∕cm3，緊密密度為2.04g∕cm3，相對(duì)密度為0.63，天然休止角為35.9°。

從試驗(yàn)成果來看，廠房地基范圍內(nèi)的砂礫石處于密實(shí)狀態(tài)，且具低壓縮性；據(jù)其顆粒組成及工程其他部位的砂礫石滲透試驗(yàn)成果，該層砂礫石呈中等-強(qiáng)透水性。

3.2.2 礫砂

對(duì)取自建基面處的礫砂層樣品進(jìn)行顆分試驗(yàn)，結(jié)果表明粒徑大于2.00mm的顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量的26.00%，粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量的98.60%，根據(jù)文獻(xiàn)[1]中表3.3.3，該地層定名為礫砂層。另外，顆分成果得到的不均勻系數(shù)Cu=4.64，曲率系數(shù)Cc=1.43，為級(jí)配不良地層。

試驗(yàn)結(jié)果表明，建基面范圍內(nèi)揭露砂層為級(jí)配不良的礫砂，表層為中密狀態(tài)，深部為密實(shí)狀態(tài)，且具低壓縮性。滲透試驗(yàn)結(jié)果表明，礫砂層表層具強(qiáng)透水性，深部礫砂為中等-強(qiáng)透水性。

4 工程地質(zhì)分析

4.1 地基承載力

廠房建基面處地層以砂礫石和礫砂層為主，且處于中密-密實(shí)狀態(tài)，均勻分布。通過動(dòng)力觸探試驗(yàn)及其密實(shí)程度判斷，地基允許承載力在0.35MPa以上，能滿足廠房建筑物的要求。

4.2 地基沉降與不均勻沉降

根據(jù)試驗(yàn)成果及工程經(jīng)驗(yàn)，砂礫石壓縮模量為25.00～35.00MPa，礫砂層壓縮模量為20.00～25.00 MPa，均具中等-低壓縮性。

天然狀態(tài)下地基沉降可以滿足廠房建筑的需要，不存在不均勻沉降問題。

4.3 地基滲透穩(wěn)定性

根據(jù)文獻(xiàn)[2]附錄G中G.0.5第1條的方法確定地基滲透破壞形式：

砂礫石中細(xì)顆粒含量P介于25.00%～35.00%，滲透破壞形式以管涌型或過渡型為主；礫砂層為不均勻系數(shù)Cu＜5的無黏性土，因此可以確定其滲透破壞形式以流土為主。

4.4 地基抗滑穩(wěn)定性

試驗(yàn)結(jié)果表明，砂礫石和礫砂層的自然休止角均為36°，滿足廠房建筑的需要。

根據(jù)文獻(xiàn)[2]中附錄E，表E.0.3中混凝土與地基土層之間的摩擦系數(shù)建議值為卵石、礫石：0.50～0.55；砂：0.40～0.50。

4.5 地基地震液化

齊熱哈塔爾水電站工程所在區(qū)域地震烈度為Ⅷ度。因此，必須對(duì)地基土的地震液化問題重視，需采用規(guī)范要求的方法對(duì)砂礫石和礫砂層進(jìn)行液化判別。

4.5.1 砂礫石

勘察與檢測(cè)結(jié)果表明，砂礫石中粒徑大于5.00mm的顆粒含量的質(zhì)量百分率平均值為72.49%，根據(jù)文獻(xiàn)[2]，在地震基本烈度為Ⅷ度時(shí)初判砂礫石地層為不液化土。

在前期勘察中對(duì)建基面深度地層進(jìn)行剪切波測(cè)試結(jié)果也表明，地層中實(shí)測(cè)剪切波速大于相同部位計(jì)算臨界值，由此判定砂礫石地層為不液化土。

4.5.2 礫砂層

根據(jù)文獻(xiàn)[2]中附錄P的規(guī)定，對(duì)礫砂層的液化判別遵循初判與復(fù)判的原則進(jìn)行，分述如下：

（1）初判。根據(jù)顆分成果初判，礫砂層粒徑小于5.00mm的顆粒含量的質(zhì)量百分率為95.80%，其中粒徑小于0.005mm的顆粒含量的質(zhì)量百分率小于1.40%，在地震動(dòng)峰值加速度為0.30g（g為重力加速度，一般取9.80m∕s2，下同）時(shí)小于19.00%。因此，礫砂層初判為液化土。

（2）復(fù)判。礫砂層地震液化復(fù)判采用標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)法進(jìn)行。顆分成果表明，礫砂層的黏粒含量ρc＜3.00%，取ρc＝3.00%。

液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值的確定，按照地震動(dòng)峰值加速度0.30g考慮，近震情況下液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值為N=13。復(fù)判結(jié)果，見表1。

表1 根據(jù)標(biāo)貫擊數(shù)液化判別

由表1可以斷定，礫砂層為不液化土。

5 結(jié)論與建議

通過上述分析，可以得出如下結(jié)論：①天然狀態(tài)下的砂礫石層和礫砂層均能滿足地基承載力的要求；②礫砂層與砂礫石地基均具中等-低壓縮性，天然狀態(tài)下不存在不均勻沉降問題；③地基土體中礫砂層滲透破壞以流土為主，而砂礫石滲透破壞以管涌型或過渡型為主；④地基土體不存在地震液化問題。

[1]GB50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].

[2]GB50487-2008，水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

TV72

：B

：1004-7328（2014）02-0066-03

10.3969∕j.issn.1004-7328.2014.02.024

2013-11-17

郭育琳（1962-），女，工程師，主要從事水利管理工作。