水池地基处理方法探讨

水池地基处理方法探讨

贵 军

定西市安定区水务局，甘肃 定西 743000

摘要：定西市内官调蓄水池工程是配合甘肃省引洮一期工程而修建的旨在于在引洮工程停水检修期间蓄水以解决定西市城区及周边供水范围内近50万城乡人口饮水问题的水源工程，其容积104万m³，占地363.5亩，其地基的处理是水池建设的关键环节，对其处理方法的正确选择将直接影响着工程的质量和投资。

关键词：地基；处理；方法

1．概况

定西市安定区位于甘肃省中部，地跨北纬35°17^54〃〜36°02^40〃、东经 104°12'48〃〜105°01'06〃之间，南北长82.9km，东西宽73.3km，总流域面积 3638.71km²。境内地形破碎，沟壑纵横，植被稀少，水土流失严重。地势自西南向东北倾斜，最高处海拔2577.3m，最低处海拔1671.3m。地处黄土高原地带，地表为黄土覆盖，气候干燥，属温带干旱半干旱大陆性气候。其特点是降雨量小，蒸发量大，降雨年内分配极不均匀。

定西市内官调蓄水池工程位于甘肃省引洮一期工程9#隧洞出口内官水处理厂附近，布置于何家沟与阳阴峡之间的垄岗状黄土台地（相当III级阶地）之上。工程从内官水厂备用取水管取水，目的是在引洮工程停水检修期间，承担为定西市安定区及附近乡镇居民提供生活用水及工业用水的任务，以及在引洮工程非检修期间为工程所在区域内官蔬菜基地提供可持续灌溉水源。

设计调蓄水池占地363.5亩，容积104万m³，水池平面呈不规则多边形状，池底南北方向最长521m，东西向最宽244m，最窄103m，坝线长度1503m，出水侧池底高程2081.0m，坝顶高程2092.0m，池深11m。采用半挖半填形式设计，迎水面边坡1:2.5，背水面 边坡1:2.0，削坡部分永久边坡采用1:1。

2．调蓄水池工程地质条件

工程调蓄水池布置于安定区阳阴峡沟与何家沟之间黄土台地上，场地相当于何家沟、阳阴峡沟沟道的III级阶地，场区地势东南高，西北低，海拔2080〜2100m，地形平坦开阔，冲沟不发育。

根据工程地质勘察资料，场区地质分布第四系上更新统及全新统地层，地层岩性分述如下：

① 冲洪积物(al-plQ¹₃）：分布黄土台地的下部，岩性为粉土夹淤泥质粉土及粉质粘土透镜状，厚度12.5〜19.9m，结构稍密〜中密，具中高压缩、中强湿陷性。粉土底部为粉质粘土，层厚1.2〜7.0m，层位不稳定，呈透镜状。场地北部粉土之下为砂砾石，最大厚度3.6m。

② 冲洪积物(al-plQ³₃)：分布黄土台地的上部，岩性为黄土状粉质壤土，厚度16〜22m，结构稍密〜中密，具中高压缩、中强湿陷性。

③ 冲洪积物(al-plQ¹₄)：分布阳阴峡等沟道的II级阶地之上，上部为洪积黄土状土，结构稍密，具中高压缩、中强湿陷性，其厚18-23.5m，其下为冲洪积砂砾石，厚度大于3m。

④ 冲洪积物(al-plQ²₄)：分布阳阴峡及何家沟沟谷沟床中，岩性为冲洪积细砂、砂卵砾石，结构稍密，厚1.0〜3.5m。何家沟库区段表层淤积厚度大于13m 含腐植质淤泥质粉土。

3．调蓄水池工程地基持力层条件评价

水池场地地基岩性为Q₃³洪积黄土状粉土，该土层具中压缩、中强自重湿陷性。依据《湿陷性黄土地区建筑标准》（GB50025-2018)研判，水池场地属IV类自重湿陷性场地。

根据试验资料：场地Q₃³洪积黄土状粉土均质性差，具中高压缩性，压缩系数0.05〜1.61Mpa^-1；具自重强湿陷性，湿陷系数0.075〜0.13，自重湿陷系数0.020〜0.085，可以判定水池场地属自重湿陷性黄土场地，湿陷性等级综合评定为IV级（很严重）。经计算：池底残余湿陷量88〜1299mm，池底残余自重湿陷量88〜1093mm，最大湿陷土层厚度26。

分析认为：该土作为基础持力层易产生不均匀压缩变形和湿陷变形问题，因此需进行工程措施处理。依据《湿陷性黄土地区建筑标准》（GB50025-2018)及甘肃省地主标准《大厚度湿陷性黄土场地工程处理技术规程》（DB62 /T25-30XX-2012)对乙类建筑物基础底面以下的地基处理厚度不宜小于15m 之规定，蓄水池场区按不同区域湿陷土层下限深度划分为三个地质处理区域：其中Ⅰ区处理深度10.5m，Ⅱ区处理深度15m，Ⅲ区采用原土翻夯处理，处理深度2.5m。（如图示）

4．蓄水池基础处理方案选择

4.1 各种湿陷性黄土地基处理措施在本工程中的初步选择

湿陷性黄土地基处理措施主要包括：土（或灰土）垫层、重锤表层夯实、强夯、化学加固、预浸水、土（灰土）挤密桩和桩基础。

土（或灰土）垫层措施其实是对不良地基进行换填处理，具体措施是根据地质勘探报告采用机械将影响范围内的不良土体全部挖除，然后采用素土或一定比例的灰土再进行分层夯实，以达到设计地基基础强度。根据土质试验报告挖出的土体经简单处理后符合要求则采用挖出土方，否则需另选土场。该措施的经济处理不良土体厚度为

1～3m,如处理范围较小，其处理深度可适当加大，本工程Ⅲ区基础处理适于采用此措施。

重锤表层夯实是在最优含水量状态下，对地基表层湿陷性黄土经重锤反复夯打密实，以达到消除一定范围深度（表层）湿陷性、降低压缩性的目的。本工程Ⅰ、Ⅱ区处理深度在10.5m～15m之间，显然此措施不适宜本工程湿陷性黄土地基处理。

强夯：根据《湿陷性黄土地区建筑标准》GB50025-2018)规定，强夯适宜于对地下水以上，Sr≤60%湿陷性黄土的局部或整片地基进行处理，处理深度可达3m～12m，因此本工程Ⅰ、Ⅱ区地基处理可以考虑强夯处理措施。

化学加固措施是通过加压方法将水玻璃或碱溶液注入土体中，将湿陷性黄土加固以改善黄土的湿陷性质，提高其承载能力。注入水玻璃（硅酸钠溶液）与土中大量水溶盐类相互作用后，产生硅胶把土胶结；或注入碱液（氢氧化钠溶液）使土粒相互粘接，并与分布在土粒周围所生成的氢氧化钙生成非水溶性的络合物，进一步将土粒粘结在一起，以提高土体强度和水稳性。此种方法造价过高，需要的施工设备复杂，且处理深度很难达到设计深度，因此不适宜该工程地基处理。

预浸水：预浸水法是利用黄土浸水后产生自重湿陷的特性，对自重湿陷性黄土地基进行大面积浸水处理，可消除地面以下6m以下湿陷性黄土层的全部湿陷性。但此法的不足之处在于一是施工需要在所处理地基范围内形成人为临时蓄水池，以增加水压力，而浸水完成后需对人工拦蓄围堰拆除，工程量较大；二是对浅层土因水压力不足而可能仍有湿陷性，需采用垫层或其它方法进行二次处理；三是浸水需要较长时间，浸水完成后待浸水范围内地基含水量达到所需要范围以及土体表面达到一定强度还需较长时间。因此此法因耗时较长，一般无法满足施工工期而不被采用。

土（灰土）挤密桩：用机械、人力或爆破方式在处理范围内成孔，将土体挤向侧方，然后以最优含水量的素土或灰土将桩孔分层夯实，以达到增加地基承载力的目的。此法适宜于对地下水以上，Sr≤65%湿陷性黄土的地基进行处理，处理深度可达5m～15m，因此可以考虑本工程Ⅰ、Ⅱ区的地基处理。

桩基础分为钢筋混凝土预制桩和灌注桩，桩长要求是桩尖需穿过湿陷性土层到达非湿陷性持力土层之上。根据本工程地质情况及设计要求，桩长均在10.5m～15m之间，且蓄水池工程地基处理面积较大，所需桩数量较多，总体造价较高且因施工要求较高，工期较长而无法考虑。事实上，桩基础适用于面积较小、高度较高的建筑物和构筑物，如楼房、水塔等。

4.2 对地基处理措施的进一步分析比较

根据以上分析，初步选定蓄水池Ⅰ区和Ⅱ区地基处理方法为强夯和土（灰土）挤密桩，Ⅲ区采用原土翻夯处理。因是同一工程，地基处理方法只能采用一种方法，因此需从强夯和土（灰土）挤密桩两种方法中选择一种更加适宜本工程Ⅰ区和Ⅱ区地基处理的方法。因此需对两种方法的优缺点进行进一步的比较。

土（灰土）挤密桩其优点为成本较任劳任怨低、并且挤密后的密实度容易达到要求，施工时如严格按试桩参数施工，质量容易控制并保证；如工地有温棚可用于储土和拌土，在气温较低时仍可施工，因而受季节因素影响较小，在一定程度上可进行赶工；与强夯施工相比，施工过程中对附近建筑物、构筑物影响较小，特别适用于周围建筑物较多，比较狭窄地区的建筑物地基处理。其缺点是施工工序较多，施工较繁琐。

强夯法施工具有操作简单，适用土质范围广，加固效果显著，工效高，施工速度快，施工费用低，节省投资等优点。但因强夯法在施工过程中，重锤下落时(约隔3min)要产生持续0.5～1s的地基振动，从而会产生巨大的冲击波和噪声，冲击坡会转为地震波对邻近一定范围内的建筑物产生，噪音对附近居民也会产生影响。

根据以上分析，强夯与土（灰土）挤密桩比较，具有工期短、节约投资、简单易行等优点。但强夯质量不易控制，为保证质量需要对夯实地基按比例钻孔取样检测，以检测各层压实度，从而增加了费用；其次在施工场地附近有引洮总干10#洞和内官水厂等重要建筑物，长时间的施工产生的震波对建筑物的影响将不可避免，同时巨大的噪音对周围群众及住宅的影响也是一个不容忽视的问题。

5．结论

经对地基处理方法，特别是强夯和土（灰土）挤密桩比较，其优缺点已十分明显，特别是对大面积湿陷性黄土软弱地基处理，其强夯具有明显的优越性。但拟建内官调蓄水池周围100m范围内有居民住宅，且附近有内官水厂和引洮总干隧洞、渡槽通过，为了保证施工对其不受影响，经一再论证，最后确定拟建内官调蓄水池Ⅰ区和Ⅱ区地基处理采用灰土挤密桩法。

参考文献

（1）甘肃省定西市内官调蓄水池 （一期） 工程 地质勘察报告

（2）《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004)

（3）甘肃省《大厚度湿陷性黄土场地工程处理技术规程》（DB62 /T25-3060-2012)

（4）《土的工程分类标准》 (GB/T50145-2007)

作者简介：贵军（1970年6月出生），男，汉族，甘肃定西人,本科学历，水利高级工程师，主要从事水利工程建设管理、设计、规划及资料整编工作。

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