馮祿強(qiáng)

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局三總隊(duì)，貴州遵義563003）

1 工程概況

貴州新蒲經(jīng)開區(qū)官倉污水處理廠建設(shè)項(xiàng)目工程位于遵義縣蝦子鎮(zhèn)西南關(guān)倉村，廠址緊鄰湘江河，占地面積135畝。場區(qū)距蝦子鎮(zhèn)僅4km，有鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路相通，交通方便。

建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)模近期（2015~2020年）污水處理量2×104m3/d，中期（2020~2025年）污水處理量5×104m3/d，遠(yuǎn)期（2025~2030年）污水處理量8×104m3/d。

一期倒置A/O一體化氧化溝為鋼筋混凝土水池，采用筏板基礎(chǔ)，筏板厚度為0.4~0.65m，墊層厚度為0.1m，東西向長106.1m，南北向?qū)?3.1m，高度為7.25m，基礎(chǔ)埋深5.4~5.65m。A/O一體化氧化溝東西兩側(cè)為直徑27.5m的二沉池，中部由中溝和內(nèi)溝組成，東西兩個二沉池與中溝之間各設(shè)一道伸縮縫（池底、壁、走道板均設(shè)），伸縮縫南北貫通，即氧化溝水池由伸縮縫分為三個部分。

一期工程于2017年11月建成并試運(yùn)行，運(yùn)行一個月后，東側(cè)伸縮縫明顯張開，伸縮縫位置兩側(cè)出現(xiàn)錯動(東側(cè)水池頂高于西側(cè))，氧化溝水池中的污水產(chǎn)生滲漏，截至2018年2月12日，伸縮縫位置張開寬度達(dá)7mm。根據(jù)地勘報(bào)告，一期倒置A/O一體化氧化溝東側(cè)3.6m原始地形為一條河道，河道流向?yàn)槟媳毕?，氧化溝位置原始地形西?cè)高、東側(cè)低，原始地形標(biāo)高724.2~729.9m，氧化溝基礎(chǔ)底標(biāo)高726.55~728.8m，氧化溝東側(cè)地基土有厚度為5.5m的軟塑狀粉質(zhì)粘土（地基承載力特征值為94kPa），氧化溝施工過程中未對軟塑狀粉質(zhì)粘土進(jìn)行處理，東側(cè)原始地面至基礎(chǔ)底為人工回填土。因此，東側(cè)部分氧化溝水池地基為不均勻地基，且差異較大，水池投入使用后，荷載增加，在上部荷載的作用下，地基不產(chǎn)生不均勻沉降，東側(cè)沉降大于西側(cè)，由于伸縮縫位置為水池結(jié)構(gòu)的薄弱部位，受東部水池不均勻沉降影響而張開。為保證工程能繼續(xù)正常運(yùn)行，項(xiàng)目業(yè)主委托專業(yè)單位對該伸縮縫以東部分氧化溝水池地基進(jìn)行加固設(shè)計(jì)和施工。

2 場地工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

工程所在區(qū)域地貌屬構(gòu)造侵蝕地貌類型，以中高山為主，山體大，地形陡峻，特別是湘江強(qiáng)切割區(qū)呈現(xiàn)了河谷地貌特征。當(dāng)河流通過堅(jiān)硬的石灰?guī)r地區(qū)，多懸崖峭壁，河流平直，兩側(cè)山體多巖溶洞穴，當(dāng)河流通過較軟的碎屑巖地區(qū)，河谷寬緩，河床彎曲較大，并形成階地。場地位于湘江河的一級階地上，地形平坦，場地地面高出河水面3.00~12.80m左右。場地原為耕地，總體較平整，場地高程在723.50~733.3m，一般高差約0.00~5.00m，最大高差9.80m。場地東側(cè)3.6m原始地形為一條河道，河道流向?yàn)槟媳毕?，原始地形西?cè)高、東側(cè)低，場地東側(cè)地基土有厚度為5.5m的軟塑狀粉質(zhì)粘土分布，該粘土上部為人工回填土。

2.2 地層巖性

根據(jù)鉆探揭露，場地分布的地層為四層，自上而下為：耕植土、粉質(zhì)粘土、圓礫層、基巖，現(xiàn)分述如下：

（1）耕植土（Qpd）：灰黃、灰黑色粘土，多植物根系，結(jié)構(gòu)松散，厚0.00~0.50m。

（2）粉質(zhì)粘土（Qal+pl）：灰黃色、呈可—軟塑狀，結(jié)構(gòu)較密實(shí)，含較多的黑色錳質(zhì)薄膜及少量巖塊，厚1.80~13.20m。

（3）圓礫層（Qal+pl）：呈灰色、灰白色、灰黑色，顆粒形狀以亞圓形為主，粒徑大于2mm的顆粒含量超過全重的50%，結(jié)構(gòu)稍密，厚0.50~6.00m。

（4）松子坎組基巖（T2s2）：灰、灰黑、灰綠、紫紅色泥巖，含鈣質(zhì)泥巖及白云質(zhì)灰?guī)r，夾有薄層鈣質(zhì)泥質(zhì)白云巖，上部局部巖芯多呈砂狀、顆粒狀，偶夾塊狀和短柱狀，巖體破碎；下部巖芯多呈碎塊狀、塊狀、少有短柱狀、柱狀，巖體較破碎。

2.3 水文地質(zhì)條件

官倉污水處理廠位于湘江河?xùn)|岸，地勢低洼，湘江屬烏江一級支流，由西向東徑流，流域面積廣，流量較大，多年平均徑流量78.86m3/s。預(yù)處理區(qū)及污泥處理區(qū)已靠近河流水邊線，因此，湘江的水文狀況對該廠的建設(shè)和運(yùn)行影響極大。

除耕植土含少量上層滯水外，粉質(zhì)粘土為不透水層。場地內(nèi)地面積水坑及小股水流較多，均未見下滲現(xiàn)象。圓礫層孔隙度大為強(qiáng)透水層，該層埋藏于粉質(zhì)粘土之下含豐富的孔隙水。松子坎組二段以泥巖為主，在區(qū)域上屬隔水層，局部含層間裂隙水。

場區(qū)地下水靠降水補(bǔ)給，由于場地被河溪包圍的階地上，形成四周低洼中間較高的臺地，又為弱透水的粉質(zhì)粘土復(fù)墾地，降水不能直接補(bǔ)給地下水，多以地表徑流形式排入湘江河。

在深部即湘江河和周圍溪溝標(biāo)高之下，地下水受河溪水的側(cè)向補(bǔ)給，在含水層內(nèi)形成地下徑流，向湘江河下游徑流排泄。場地位于湘江河?xùn)|岸，地勢低洼，根據(jù)測量，湘江河勘察期間河水位標(biāo)高720.50m，場地地下水埋藏較淺。

2.4 地震

場區(qū)構(gòu)造不發(fā)育，無活動斷層分布，場地穩(wěn)定性好。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010），遵義市抗震設(shè)防烈度小于6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值小于0.05g。

3 地基處理技術(shù)研究

3.1 巖土參數(shù)選擇

根據(jù)勘察成果，除耕植土外，場區(qū)巖土層自上而下依次為可塑狀粉質(zhì)粘土、軟塑狀粉質(zhì)粘土、圓礫層、基巖，各巖土層的物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)建議值具體如下：

（1）可塑狀粉質(zhì)粘土。承載力特征值：fak=166kPa，壓縮模量：Es=6.08MPa，重度：γ=19.2kN/m3，粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值：Ck=29.5kPa，內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值：φk=12.6°。

（2）軟塑狀粉質(zhì)粘土。承載力特征值：fak=94kPa，壓縮模量：Es=3.04MPa，重度：γ=17.9kN/m3，粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值：Ck=17.9kPa，內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值：φk=8.5°。

（3）圓礫層。承載力特征值：fak=200kPa，變形模量：E0=21.5MPa。

（4）基巖。強(qiáng)風(fēng)化松子坎組泥巖（破碎層）：承載力特征值fak=300kPa；中風(fēng)化松子坎組泥巖（較破碎層）：承載力特征值fak=2000kPa；重度γ=26.1kN/m3，天然單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值frk=14MPa。

3.2 地基處理范圍及施工條件分析

根據(jù)氧化溝水池的變形特征，并結(jié)合地勘資料、設(shè)計(jì)資料及施工情況，一期倒置A/O一體化氧化溝不均勻沉降主要為東側(cè)伸縮縫以東部分，氧化溝東側(cè)約13m區(qū)域分布有軟塑狀粉質(zhì)粘土，東側(cè)伸縮縫以西部分氧化溝基低位于可塑狀粉質(zhì)粘土，東側(cè)伸縮縫以東部分氧化溝基礎(chǔ)為回填土，在施工過程中未進(jìn)行系統(tǒng)、嚴(yán)格地碾壓。因此，本次地基加固的范圍為一期倒置A/O一體化氧化溝東側(cè)伸縮縫以東部分氧化溝地基，其余部分根據(jù)后期使用過程的沉降變形情況來定。

根據(jù)建設(shè)單位的要求，氧化溝地基加固不能影響廠區(qū)的正常使用，氧化溝周圍已建成的道路及管線設(shè)施在加固施工期間應(yīng)具備正常運(yùn)行的條件，氧化溝在加固施工至一定階段后，對不均勻沉降產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行修補(bǔ)完成后，氧化溝要投入使用，即地基加固的中后期存在地基加固施工與氧化溝使用同時(shí)進(jìn)行的情況。

由于受條件限制，結(jié)合現(xiàn)場事情情況，不具備在氧化溝的東側(cè)及北側(cè)開挖進(jìn)行加固施工的條件，不能在氧化溝池子內(nèi)部進(jìn)行地基加固施工。本次加固設(shè)計(jì)采用在氧化溝南側(cè)道路以外進(jìn)行開挖，從南側(cè)施工水平向的加固措施，豎直向的加固措施在氧化溝外側(cè)綠化帶進(jìn)行實(shí)施。

3.3 地基處理設(shè)計(jì)方案

地基加固主要采用高壓旋噴+水平向注（壓）漿鋼管+鋼管樁，加固實(shí)施后提高地基土體的整體強(qiáng)度及均勻性[1-3]。由于場地東側(cè)原地貌為河流，分布有厚約5.5m的軟塑狀粉質(zhì)粘土，該粘土層的上部至污水處理廠底面為回填土，在施工的過程均未對軟粘土和回填土進(jìn)行處理，這是導(dǎo)致地基不均勻沉降最終變形的主要原因，故本次專門沿水池外圍設(shè)計(jì)了兩排高壓旋噴樁對軟弱地基進(jìn)行加固；此外，為了防止氧化溝基礎(chǔ)進(jìn)一步向東側(cè)滑動，又在東側(cè)設(shè)置一排鋼管樁以增強(qiáng)地基土的側(cè)向抗剪強(qiáng)度。

根據(jù)地基土的分布情況，水平向注（壓）漿鋼管在豎向上共設(shè)1~7排，水平向注（壓）漿鋼管根據(jù)地層分布由西至東排數(shù)遞增，鋼管超出氧化溝北側(cè)結(jié)構(gòu)不小于3m，水平向注（壓）漿鋼管在水平方向上超出3m，水平向注（壓）漿鋼管豎向間距為1m，第1排水平向間距為0.5m、1m，第2~7排水平向間距均為1m，成孔?102mm，內(nèi)插?42mm×4mm無縫鋼管。

一期倒置A/O一體化氧化溝二沉池基礎(chǔ)為“杯”型，中心部分相對外圍基礎(chǔ)埋深淺，東側(cè)二沉池基底回填土厚度達(dá)3.7m。為確保二沉池中心部位地基得到有效的加固，在第3、4排水平鋼管標(biāo)高設(shè)向上傾角為5°的注漿鋼管，上仰注漿鋼管水平間距為3m，長度為33m、44.5m。為確保施工達(dá)到設(shè)計(jì)要求，既有效加固基底回填土，又不對氧化溝基礎(chǔ)造成不利影響，在南側(cè)開挖施工位置進(jìn)行鉆孔試驗(yàn)，成孔試驗(yàn)要求：鉆孔向上傾角為5°，施鉆3個孔（1個33m，2個44.5m），施鉆結(jié)束后，在試驗(yàn)鉆孔的末端進(jìn)行開挖，驗(yàn)證成孔的傾角及水平方位情況。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，調(diào)整向上傾斜鋼管的施鉆傾角及開孔位置的標(biāo)高。

沿水池外圍設(shè)兩排高壓旋噴樁，直徑?800mm，列間距600mm，搭接200mm，排間距800mm，樁長16m。

最東側(cè)水平注漿鋼管外0.5m設(shè)一排鋼管樁，鋼管樁成孔?180mm，內(nèi)插?108mm×10mm無縫鋼管，列間距0.6m，樁長18m，樁頂設(shè)0.2m×0.2m連梁，連梁強(qiáng)度等級C30。

水平注（壓）漿鋼管施工靠水池一側(cè)開挖形成的臨時(shí)邊坡，坡比為1∶0.5，采用掛網(wǎng)噴錨+豎向鋼管樁支護(hù)；背向水池一側(cè)坡比為1∶1.5分臺放坡開挖。土方開挖采用分層開挖，分層支護(hù)，上一層支護(hù)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，方能開挖下一層土體。由于開挖土方量較大，臨近坡頂50m區(qū)域內(nèi)不得堆存土方，避免對開挖邊坡形成超載，影響邊坡的穩(wěn)定性，土方堆存位置根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況確定。

根據(jù)2018年2月至2019年7月的監(jiān)測數(shù)據(jù)，在施工期間，施工的區(qū)域的變形量略大，其余部位的變形量較小；在竣工后，整體的水平位移和沉降變化量均較小，且均未超限。截止到目前為止，未發(fā)現(xiàn)地表上的建筑發(fā)生異常，周邊也未發(fā)現(xiàn)地表有明顯的裂縫，符合一般的變化規(guī)律。因此，從觀測的成果和地面宏觀調(diào)查情況表明，地基整體已趨于穩(wěn)定狀態(tài)，本次地基處理已達(dá)到了預(yù)期的目的。

4 結(jié)論

（1）污水處理廠一期倒置A/O一體化氧化溝東側(cè)為一條河道，地基土有厚度為5.5m的軟塑狀粉質(zhì)粘土，地基為不均勻地基，在施工過程中未對該軟弱土層進(jìn)行處理，最終在水池投入使用后地基不產(chǎn)生不均勻沉降。

（2）本次地基處理（加固）的范圍為氧化溝東側(cè)伸縮縫以東部分氧化溝地基，由于受現(xiàn)場條件限制，只能在氧化溝南側(cè)道路以外進(jìn)行開挖，從南側(cè)施工水平向的加固措施，豎直向的加固措施在氧化溝外側(cè)綠化帶進(jìn)行實(shí)施。

（3）結(jié)合地基變形特征及現(xiàn)場施工條件，本次地基加固主要采用高壓旋噴+水平向注（壓）漿鋼管+鋼管樁，加固實(shí)施后提高地基土體的整體強(qiáng)度及均勻性。