城北湖泵站新建工程的地質結構分析論文
城北湖泵站新建工程的地質結構分析論文
城北湖泵站新建工程位於鳳臺縣城北湖出口，淮北大堤饒荊段樁號47＋414處。根據鳳臺縣鳳凰湖新區水系規劃，城北湖泵站設計抽排流量為100m3/s，設計揚程6.3m，裝機容量5×220kW，工程等級為II等，泵站規模為大（2）型，主要建築物按2級水工建築物設計。
1區域地質資料
城北湖泵站位於鳳臺縣城以北淮北大堤饒荊段樁號47＋414處堤內側，淮北大堤東依淮河，西臨架河、城北湖。地貌上屬淮河河漫灘，地形平坦，地面高程18.4~22.1m，淮北大堤堤頂高程27.6~28.0m。堤內距堤腳50m處為魚塘，寬約50m，深約2.0m，堤外側灘地寬約200m，灘地高程20.8m。
根據199*年版《中國地震烈度區劃圖》，本區的地震基本烈度為VI度。工程區地震活動輕微，區域構造穩定性相對較好。
2地質條件
擬建站址區，地層主要是由於衝洪積和湖積形成，地層中夾層、互層較多，區域性為透鏡體分佈。軟土分佈廣，厚度大，地質條件較差，自上而下地層分佈為：
①2層，重粉質壤土（Q4al）：黃色、灰色，流塑～軟塑，溼。高壓縮性。該層分佈於出水池，層厚1.50~1.60m，層底高程18.00~18.20m。
②層，重粉質壤土（Q4al）：黃色，軟塑～可塑，夾薄層砂壤土。中等偏高壓縮性土層。該層分佈於進水池位置。層厚3.10~3.80m，層底高程17.10~18.00m。
③層，輕粉質壤土（Q4al）：黃色、灰色，軟塑～可塑，溼，下部夾薄層淤泥質土。中等壓縮性，該層廣泛分佈於站址區地表上部，層厚1.60~8.70m，層底高程12.85~15.64m。
④層，淤泥質重粉質壤土（Q4al）：灰色，軟塑，溼，夾有砂壤土薄層，有臭味。高壓縮性。該層站址區廣泛分佈，層厚1.00~4.30m，層底高程10.75~12.60m。
⑤層，重粉質壤土（Q4al）：灰綠色，黃色，暗灰色，可塑，溼。中等壓縮性。該層站址區廣泛分佈，層厚4.50~8.40m，層底高程4.10~8.00m。
⑥層，細砂（Q3al）：灰色，中密～密實，飽和，夾有薄層重粉質壤土，含貝殼，夾礫石，粒徑2~60mm。低壓縮性。該層站址區廣泛分佈，厚度大，該層未有揭穿，已揭露最大厚度25.00m。地層分佈見附圖1。各土層力學性指標見表1。
3工程地質評價
3.1軟弱持力層問題
3.1.1泵房建基面高程為8.64m，持力層為⑤層重粉質壤土。該層強度尚可，允許承載力標準值為130kPa。下伏⑥層細砂承載力210kPa。如⑤層直接作為建築物天然地基，考慮到上部結構荷載較大，分佈不均勻，不能滿足泵房上部結構和壓縮變形的要求，需進行地基處理。⑤層土滲透性較低，對泵房的滲透穩定性有利，但應驗算下臥⑥層細砂的滲透穩定性。
3.1.2攔汙閘建基面高程為12.80m，持力層為④層淤泥質重粉質壤土層中。基底下④層土厚度約1.2m，土層薄，下伏⑤層土承載力130kPa，地基存在承載能力不足和不均勻沉降等問題。閘基需進行處理，建議採用換土墊層處理。
穿堤箱涵建基面高程為15.3m，持力層為③層輕粉質壤土，該層強度尚可，但下臥有軟弱的④層淤泥質土，也不宜採用天然地基。建基面距⑤層好土3.0m左右，可採用換土墊層或粉噴樁處理。
出口防洪閘建基面高程為14.9m，持力層為③、④層交介面上，下伏⑤層土承載力130kPa，其中⑤層以上厚約8.0m，呈流塑~軟塑狀態，屬高壓縮性、低強度的軟弱層，承載力60~120kPa。作為天然閘基土，不僅承載能力不能滿足上部結構的'需要，而且還存在地基變形和抗滑等問題，故需進行地基處理。
前池兩側的擋土牆高度最大，高約11m，為空箱式擋牆，相應基底平均荷載估算約在160kPa左右。而其持力層位於⑤層中，承載力不能滿足要求；出口防洪閘處的擋土牆高度一般小於5.0m，基底荷載不大，持力層多位於③層中，承載力基本滿足要求。但應驗算下臥④層軟弱土的影響；攔汙閘處的擋土牆高度一般7.8~2.0m，基底荷載差異較大，持力層分別為④、③和②層土，宜分別情況考慮，基底荷載較大，承載力不能滿足要求時，亦應採取必要的地基補強措施。另外，區內上部土層抗沖刷效能均較差，在建築物上下游出口段，應進行必要的護砌。
泵站基坑開挖深度最大達14m以上，涉及填土、②、③、④和⑤層土，以上各層抗剪強度多較低，對基坑邊坡穩定性不利。邊坡開挖坡比宜緩於1:3.0，並在中部設定馬道。泵房下臥⑥層細砂中含承壓水，勘察期間承壓水頭高約12m，開挖時易產生基坑突湧。應採取深井降水，以保證正常施工。
城北湖泵站場地地層上部41.00m勘探深度範圍內均為第四系河流相鬆散衝洪積地層，地下水為賦存於其中的孔隙水，按照地下水賦存和運移特徵可分為孔隙潛水和孔隙承壓水。孔隙潛水主要分佈於地層表層的③層輕粉質壤土層中，該層具中等透水性，孔隙潛水主要接受大氣降水和地表水補給，地下水運移迅速。孔隙承壓水主要賦存於相對隔水層下部的⑥層細砂層中，因上部有厚層⑤層重粉質壤土覆蓋而具有一定的承壓性，並接受淮北平原深處地下水側向補給，其承壓水位為17.26m高程，承壓水頭12m左右。根據工程區水質化驗測試資料，地表水、地下水對混凝土和混凝土結構中的鋼筋均無腐蝕性，對鋼結構具弱腐蝕性。