蔡圣兵

郞溪县水利局 安徽 宣城 242100

引言

钱浒站位于郎溪县第一联合圩下半部，总投资为4962.5万元，是郎溪县“十三五”期间水利建设的重要工程，其中包括钱浒一站（钱浒新站）、钱浒二站（松林泵站）、钱浒三站（朱候泵站）共3座泵站。在保留原有站点的基础上，在钱浒老站与下堤路之间建立新的站点，拆除松林老站，建立新的站点，对原有的朱候泵站进行扩建。在建设的过程中，所采用的排涝标准为十年一遇最大24h降水量以及最大排出量标准。

1 工程地质条件

1.1 地形地貌

该工程位于宣城市郎溪县，处于山区和平原的中间地带，地势特点为四周高中间低。总体地势四周高中间低，地形起伏，最高点是位于姚村乡柯村的老树尖，海拔501m，最低点高程5m。区域地貌划分为低山、丘陵及平原三类地貌单元[1]。

1.2 地层岩性

勘探结果来看，钱浒3个拟建泵站处覆盖层厚度为9～16.5m。分为上下两部，上部为主要是第四系人工堆积，下部主要为全新统冲洪积层。另外，岩石底部还分布着少量的更新统冲洪积层。

1.2.1 冲积层。①层粉质黏土颜色为灰褐色和深灰色，厚度为1～4m，表面较为湿润，含有一定量的铁锰质结核，局部出现缺水的现象。②淤泥质粉质黏土颜色为灰黑色和青灰色，整体厚度低于2.5m，部分土层厚度高度4m，位于浅表层底部，呈透镜状分布，表面出现的钻孔用肉眼可以看见。③层粉质黏土颜色为灰褐色和深灰色，厚度在6m以上，表面比较坚硬，含有一定量的铁锰质结核，呈连续分布的形态，整合程度较高。④层中细砂厚度在5～6m 之间，颜色为青灰色和灰褐色，主要分布在岩石土层的中下部位置中。

1.2.2 人工填土层。人工填土层整体厚度在0.5～5m之间，以黏性土为主，整体结构比较松散，分布比较密集，分布于压浸平台以及堤身中。

1.2.3 上更新统冲洪积层。①卵砾石颜色为黄褐色、灰褐色，厚3～4m之间，砾卵石总体含量占60%以上，其中卵石比例大概在40%～70%之间，卵石直径最小不超过2cm，最大不超过11cm，主要成分为石英、石英砂岩等。广泛分布于覆盖层底部。②层砾石颜色与卵砾石颜色大致相同，厚度要明显高于卵砾石，中间呈现饱和的状态，但是局部结构容易缺失。

1.2.4 基岩层。基岩层主要以紫红色泥质粉砂岩为主，外部有大量的极软岩进行包裹，表面比较平缓。而紫红色泥质粉砂岩主要由3个部分所构成，分别为全风化泥质量粉砂岩、强风化泥粉砂岩以及弱风化泥质粉砂岩。全风化泥质粉砂岩受风化作用的影响，内部结构裸露，结构清晰可见，但由于岩石风化程度的不同，许多岩石在经过风化后呈现砂土的形态，风化厚度在3m以上。强风化泥质粉砂岩颜色为紫红色，所受到的风化影响较为强烈，不同岩石之间的风化程度非常不均匀，岩芯多为土状、碎屑、碎块状。总体厚度在5m以上。弱风化泥质粉砂岩受到岩石风化的影响较低，如果岩石表面颜色发生改变，那么内部会形成一定厚度的风化夹层。整个岩芯呈短柱形状，长度为10～30mm。

2 钱浒站工程地质问题分析

2.1 基坑边坡不够稳定

泵站构筑物基坑开挖后将形成高约6～8m的人工边坡。基坑上部为土质边坡，高约6m。土质边坡主要由填土、淤泥质粉质黏土及粉质黏土构成。填土呈可塑状，外表比较坚硬，可以造成一定的形状；淤泥质粉质黏土呈流～软塑状，粉质黏土呈硬～可塑状，外表比较松软，无法进行固定的效果，因此会导致基坑边坡整体稳定性较差，容易产生坍塌或挤出变形的现象。而下部中细砂、砾石、砂卵砾石属中等至强透水层，易发生管涌或渗透破坏等，致使大量的水涌入到基坑内部中。由于钱浒站周围建筑物靠近防洪大堤，一旦钱浒站基坑边坡出现失衡的现象，内外部水压出现失衡，会严重危害防洪大堤的安全，因此需要结合钱浒站现场工程调节，在合理分析的基础上，选择正确的基坑开挖方式，制定出科学合理的边坡支护工程方案，从源头上保障工程建设的安全稳定性。

2.2 基坑出现涌水现象

由于钱浒站施工现场地下水位较浅，在设计建筑物的过程中，需要提高建筑物的基底高度，防止出现漏水现象。但是在实际施工的过程中，现场土层结构主要以黏性土为主，属于微弱透水层，但含水量较高，且下部中细砂、砾石、砂卵砾石层的孔隙比大，为承压含水层。在挖掘基坑的过程中，由于基坑底部黏性土土壁较薄，很容易被外部水源所穿透，基坑中砂卵砾石层可能会向基坑内涌入大量的水，使整个基坑结构遭到破坏，因此需要提前对基坑涌水量进行计算，在挖掘基坑的过程中，如果出现基坑涌水的现象，则需要立即采取降水措施，防止基坑涌水量越来越多。在现场挖掘的过程中，发现该工程虽然地下水量非常丰富，但受到周围地形的影响，所采取的排水措施对周围生态环境影响较小。采用坑外管井井点降水方式，对基坑内承压水的高度进行控制，有效防止基坑出现大量涌水的现象[2]。

2.3 闸口抗冲刷能力下降

钱浒站地势受周围地势的影响，再加上当地属于多雨地区，雨水量较大，河流流速加快，河流冲刷效果非常明显，使得当地土层抗冲刷能力较弱。在设计完钱浒站防洪闸口后，发现附近土层结构主要以黏性土为主，经过长时间的河流冲刷下，周围河床的外观受到很大变化，河岸形态发生改变，对钱浒站防洪闸口造成了不小的冲击，如果不采取有效的解决措施，会进一步影响闸口的抗冲刷能力，不利于闸口运行的稳定，甚至有可能使闸口出现破坏，对当地环境造成严重危害。

2.4 沉降不够均匀

经过勘探发现，现场施工环境土层以淤泥粉质黏土为主，该黏土整体结构比较松散，承载能力较低，孔隙较大，具有很强的压缩性。经过长时间的影响，会导致当地土层的承载能力进一步降低，形成天然的基础持力层，容易出现塌陷的现象。另外如果泵房建筑物的重量较高，荷载量较大，也很可能导致土层出现严重的塌陷，产生不均匀的压缩变形。

2.5 砂土液化问题

根据所提供的数据来看，钱浒站工程区地震动峰值的加速度为0.1g，所对应的地震强度为Ⅶ度。泵站15m范围的土层结构以黏性土为主，砂土层厚度较小，一般1～4m，砂土标贯击数一般为15～25击，中密～密实状，因此不容易产生砂土液化的现象。

2.6 渗透破坏现象

由于钱浒站地下水位高度较浅，地下水位高度与排水位的高度基本保持一致，并且排水位高度要高于泵站建筑物的基本设计高度。由于泵水站土层结构以黏性土为主，属于微弱透水层，但整体含水率较高，且下部为中细砂、砾石、砂卵砾石层的孔隙比大，容易出现水渗透的现象，需要实施相关的排水措施。

3 钱浒站工程地质问题解决措施

3.1 加强对地基的处理

加强对地基处理主要目的是增强施工现场土层的承载能力，减少塌陷现象的发生，以此来满足设计要求，并且消除掉泵站建筑物之间造成的不均匀沉降量，使沉降现象更加均匀，防止土层的压缩变形。另外加强对地基的处理可以有效截断地下水渗透通道，防止地基土出现渗透的现象[3]。比如在勘察钱浒二站工程中，发现比较严重渗透破坏现象，造成基坑涌水，泵房段可能存在基础沉陷问题，产生不均匀压缩变形，因此具体处理措施如下所示：

首先在面对粉质所构成的土层时，可以采用粉喷桩的形式，提前对泵站的前池翼墙进行处理，应对基坑底部采取镇脚加固及截水措施。该层承载力较相对较低，经碾压、夯实等加固处理后可作地表建筑物及浅埋闸站井基础持力层。在安装压力箱的过程中，采用换土垫层的处理方法，加强对土层沉降现象的控制，防止出现不均匀的沉降问题。在安装粉喷桩的过程中，要求桩体直接为0.8m，桩体之间的距离控制在2m左右，桩体长度要根据具体的沉降过程进行控制。钱浒站工程区的淤泥质土层厚度为10～15m，根据以往的施工经验，需要将淤泥质土层的厚度控制在9m左右，使现场环境的土层荷载能力符合设计要求。如果采用换土垫层的处理方法，那么淤泥土层厚度最好控制在3m左右，使用的垫层材料为水泥土。另外在建设泵站地基的过程中，会发现淤泥质土层内含有大量的薄层砂土，这些砂土分布比较分散，呈互层状，由于砂土排水效率比较突出，能进一步加快淤泥质土的排水效率，提高土层的承载力。由此可见面对不同土层结构所采取的开挖方式，在进行不断调整的基础上，不仅提高泵站的安全运行，同时也会带来巨大的经济效益。

其次在面对砂壤土所构成的地基时，除了可以采用换土垫层处理方法外，还可以在泵站的闸口位置铺盖一定数量的混凝土，在闸口齿墙下方设置板桩以及截水墙，在闸口前池底板处设置一定量的排水孔以及反滤层。

3.2 加强对基坑支护桩类型的选择

在选择基坑支护类型的过程中，需要结合现场的地质条件以及周边环境特点进行选择，然后再确定出基坑开挖的深度以及各种施工作业设备使用等，由于钱浒站周围地势结构比较复杂，并且地下水水位高度较低，深基坑发掘的深度也较浅，可以采用土钉墙和重力式挡土墙等支护方式。部分地区深基坑发掘深度较深时，需要采用悬臂式的支护结构类型，防止基坑内部结构出现松散的现象。钱浒站都是在软土地基上进行建设的，无论是建筑物设计还是闸口设计，都离不开支护桩的正确选择，从而保证深基坑内部的稳定性。通常情况下会选择钢筋混凝土打入式预制桩以及钻孔灌注桩进行施工。钢筋混凝土打入式预制桩一般应用于砂土岩石层中，采用实心预制的方式进行施工，施工效率方面比较突出。而且这种预制桩是经过大量技术研制而成的，质量性以及实用性更加突出。在进行施工时，需要通过分段预制以及就地接桩的方式进行。高压摆桩主要是在软基土上进行施工，在面对流砂类软基土层时，高压摆桩能够充分发挥出本身所具有的效果，起到良好的巩固作用。但需要注意的是，如果高压摆桩进入到承压水域，那么就会面临着很大的风险问题，降低了施工的安全性。因此在建设的过程中，可以根据桩基的数量进行设置。另外，应用高压摆桩还有一种好处，那就是产生的噪音较小，对周围的生态环境影响较小，成本建设较低，可以进行大范围的使用。

为了使基坑支护桩设置的更加稳定，也需要合理着重解决地下水的问题，首要步骤是测量出岩体中最为真实的地下水位，进而找出透水带。首先是利用相关的钻孔设备对水位进行测量，为了使操作更加的便捷，可以采用分段钻进的方法，对每天钻进的工作量进行设计规划，在完成钻进工作后，将内部存在的水分吸取干净，等到第二天开始进行钻进工作之前，在对水位进行测量。如果底层上部不含有大量的水分，那么就可以一直完成钻孔工作，如果含有大量的水分，那么需要将测量段密封起来，将其中的水分抽干。从整体的钻孔效果来看，钱浒站主要地层分为含水段以及不含水断，因此需要根据相关的测量方法确定出最终的地层含水部位，并将此作为主要资料。在群定完含水带后，再根据含水带的分布特点，进而保证基坑支护桩的稳定性[4]。

4 结束语

综上所述，本文主要对钱浒站工程出现的地质问题以及解决措施进行分析研究。由于钱浒站修建在松散的土层中，地基结构主要以淤泥质土为主，透水性较强，容易出现变形等现象，因此需要采用多种地基处理方式，加强深基坑的内部结构，有效解决钱浒站工程地质问题。