静宁县城乡供水小岔沟工程水厂地基处理措施改进

王 蕊

（甘肃甘兰水利水电勘测设计院有限责任公司，甘肃 兰州 730000）

1 前言

引洮供水二期工程供水范围涉及定西、白银、天水市及平凉4 市8 个县区，年调水量3.15 亿m3，工程规模为II 等大（2）型［1]。引洮供水二期配套静宁县城乡供水小岔沟工程为配套工程中重点项目，主要涉及新建小岔沟20 万m3调蓄水池、水厂、加压泵站、新建高位水池及供水管线等建筑物，主要建筑物级别为4 级，次要建筑物级别为5 级。新建小岔沟水厂基础下部土层为III 级自重湿陷性黄土状粉土层，在设计时采用强夯地基处理。施工单位在2020年4月在强夯试验第一遍震动时，附近住户房屋因震动导致墙壁开裂，村民阻扰现场施工，各单位部门积极与村民协调，协商多次均未与当地村民达成一致。同时，考虑到现在正值水厂周边果树开花之际，后期强夯施工震动可能会对附近果树的开花、挂果产生影响，并导致附近房屋进一步开裂等问题，很难保证在整个施工过程中不出现当地村民阻工现象，一旦村民阻工，强夯施工就不能完整完成，进而耽搁工期和承担强夯施工失败的经济损失。因此，经各单位经研究决定，改变水厂地基处理方案，本文通过地勘资料补充、工程地质问题评价后，采用垫层法进行水厂地基处理，保障水厂顺利施工及后期运行安全。

2 工程地质条件

小岔沟水厂位于小岔沟调蓄水池北侧五方河左岸Ⅱ级阶地上，布置充分考虑功能分区明确，工艺流程顺畅，便于集中统一管理，便于适应远期扩建的需要。生产区的净水车间、反冲洗间、加药间、消毒间、清水池、调节池等集中布置，既节约用地又便于联系，管理方便，水厂工程布置见图1。

图1 水厂平面布置图

为进一步查明厂区工程地质条件，特别是湿陷性土层的空间分布情况，为设计施工提供更为详细的地质资料，对水厂工程地质条件进行了补充勘察。

2.1 基本地质情况

小岔沟水厂位于小岔沟调蓄水池北侧五方河左岸Ⅱ级阶地，地形较为平坦，形态呈不规则长方形，东西长约600 m，南北宽约200 m，现为阶梯状耕地和果园林地。厂区内地层结构较简单［2]，地层按其成因及岩性特征从上至下为粉质壤土和新近系中新统砖红色粉砂质泥岩。粉质壤土，在厂区内大面积分布，其上部为冲洪积黄土状粉质壤土层厚3 m～11 m，属中低压缩土层，具有强烈—中等—轻微湿陷性。下部为冲洪积粉质壤土层厚13 m～21 m，属中低压缩土层，为非湿陷性土层。新近系中新统（N1）为厂区基底岩层，岩性为中厚层砖红色粉砂质泥岩，基岩面高程1627.45 m～1632.8 m。

工程区内物理地质现象不发育，无滑坡、泥石流等地质灾害，地下水以第四系孔隙潜水为主，次为山间洪水及灌溉回归水补给。

2.2 选址比较

因地基处理方案的调整，本次勘察共增加了8 个探井（编号为TJ8～TJ15）对工程区地质情况进行补充，分别位于厂区边界四周及中心，全部探井形成“米”字布置。

（1）地基湿陷性问题分析评价

1）西部区域

西部区域布置3 个探井，自北向南依次为TJ1、TJ13、TJ8。经对湿陷性试验成果进行分析计算，西部区域北侧（TJ1）属非自重湿陷性场地，地基湿陷等级为I 级（轻微），厂区西北角边界点处开挖后现状地面（高程为1650.25 m）以下湿陷性土层厚度为2.45 m；西部区域中段（TJ13）属自重湿陷性场地，地基湿陷等级为II 级（中等），地面以下湿陷性土层厚度为9.0 m，这是整个厂区湿陷性土层最厚的地段；西部区域南侧（TJ8）属非自重湿陷性场地，地基湿陷等级为I 级（轻微），地面以下湿陷性土层厚度为7.0 m，也是整个厂区湿陷性土层较厚的地段。

2）中部区域

中部区域布置3 个探井，自北向南依次为TJ11、TJ14、TJ12。经对湿陷性试验成果进行分析计算，中部区域北侧（TJ11）、中段（TJ14）和南侧（TJ12）均属非自重湿陷性场地，地基湿陷等级均为I 级（轻微），地面以下湿陷性土层厚度分别为7.0 m、5.0 m 和3.0 m，整个厂区湿陷性土层由厚变薄。

3）东部区域

东部区域布置3 个探井，自北向南依次为TJ9、TJ15、TJ10。经对湿陷性试验成果进行分析计算，东部区域北侧（TJ9）地面以下均为非湿陷性土层，这是整个厂区唯一非湿陷性地段；东部区域中段（TJ15）和南侧（TJ10）均属自重湿陷性场地，地基湿陷等级分别为I 级（轻微）、II 级（中等），地面以下湿陷性土层厚度均为3.0 m，这也是整个厂区湿陷性土层较薄的地段。

（2）土体含水率变化对土层工程性质的影响分析

根据试验资料，水厂区土体含水率空间变化较大。土层湿陷性除受地层岩性、深度因素影响外，土体含水率也是影响土层湿陷性的重要因素，一般情况下，随着土体含水率增大，土层湿陷性相应减弱，其中东部区域北侧（TJ9）地面以下7.5 m 内土体含水率由24.0%逐渐增大至26.7%，7.5 m～12.0 m 土体含水率又有所减小，说明7.5 m 以下土层透水性较弱，同时使东部区域北侧成为整个厂区唯一非湿陷性地段；西部区域北侧（TJ1）现状地面以下7.5 m 内土体含水率由21.4%逐渐增大至26.2%，以下未探及，比照TJ9 试验资料，7.5 m 以下土层透水性也比较弱，土体含水率亦应相应有所减小，同时使西部区域北侧现状地面以下湿陷性土层厚度仅剩2.45 m。其余地段地面以下一定深度内，土体含水率向下逐渐增大，至某一深度向下又有减小趋势，这种现象和厂区东北角、西北角类似，但限于探井深度，未获得更深土层的更多资料。

土体含水率变化除影响土层湿陷性外，对土层物理力学性质也有一定影响，影响地基处理施工，应予重视。

2.3 处理建议

根据基本地质条件和工程地质问题分析结果，厂区除个别为非湿陷性地段外，大部分地段属非自重湿陷性场地，部分地段属自重湿陷性场地；大部分地段地基湿陷等级为I 级（轻微），部分地段地基湿陷等级为II 级（中等）。湿陷性场地湿陷性土层深度在3 m～9 m 之间，建议采用原土翻夯或土垫层进行处理，对于含水率较大的土体应进行换填（或晾晒）处理。

3 水厂地基处理措施

3.1 水厂建筑物地基处理措施

根据水厂工程地质条件，强夯地基处理措施在施工中存在的问题，结合《湿陷性黄土地区建筑标准》相关规定，对小岔沟水厂各建筑物地基处理措施由强夯法变为垫层法，根据水厂基础以下湿陷性土层空间分布情况、水厂建筑物布置情况，对各建筑物地基处理采取的具体措施进行汇总，结果见表1。

表1 水厂各建筑物地基处理措施汇总表

续表1

换填时应分层碾压夯实，压实系数不得小于0.97，处理后的地基承载力不小于150 kPa。

3.2 厂坪地基处理措施

本次设计变更对水厂厂坪地基采用原土翻夯法处理，具体为：除水厂各建筑物基础开挖处理部分，对厂坪基础采用原土翻夯处理，处理深度0.5 m，其上铺设300 mm 厚10%水泥土垫层，要求压实系数不得小于0.97。

4 结论及建议

强夯法地基处理措施在小岔沟水厂施工期因导致周围农户房屋开裂，影响水厂周边果树开花结果等问题遇到阻挡而无法实施，考虑到强夯法地基处理施工周期长，阻滞施工会使工程建设无法正常推进，这将影响工程整体建成后的效益发挥。为保证工程施工顺利进行，避免以上可能出现的问题，采用垫层法对水厂地基处理的施工方法，并建议施工单位采取科学管理措施，投入更多机械设备，增设更多工作面，挖方填方科学置换等综合手段，保证项目按时完工。