自來水加壓泵站地基選擇

時間:2022-11-24 14:54:48

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自來水加壓泵站地基選擇

0引言

工程建設(shè)施工準備階段的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)便是地質(zhì)勘察工作,只有全面掌握施工區(qū)的地質(zhì)水文信息和工程地質(zhì)條件,才能合理地選擇地基形式與基礎(chǔ)類型。否則,會對工程建設(shè)造成不可估計的損失[1]。在判定工程地質(zhì)條件時,要確定巖土地層的構(gòu)成及特征、地下水的條件,要判斷是否存在不良地質(zhì)作用,要判別地震效應、巖土性質(zhì)等。在此基礎(chǔ)上,對地基處理方法和地基基礎(chǔ)形式的設(shè)計才能做到科學合理。本文結(jié)合晉城市中南部某自來水加壓泵站廠區(qū)的建設(shè)條件,介紹自來水加壓泵站地基與基礎(chǔ)形式的選擇過程和方法。

1工程概況

澤州縣位于晉城市中南部,東為陵川縣,西與陽城、沁水縣相鄰,北接高平,南與河南省接壤。澤州縣地形較平緩,海拔高度多在1000m以下,僅東部、西南部有海拔1000m以上的中山區(qū),西北角武神山一帶為本區(qū)最高點,海拔在1300m以上,南部多為石灰?guī)r出露區(qū),地形陡峭,以天井關(guān)為代表,具巖溶地貌特征。丹河為貫穿該縣主要河流,由高都向東流向鄰省河南境內(nèi),其東、西支流為東大河、白水河。沁河的東側(cè)支流長河從本縣西部流過。擬建工程場區(qū)地貌單元屬于丘陵剝蝕地貌,場區(qū)內(nèi)地貌單一。場地地形整體西高東低,南高北低,高差較大,勘探點處地面標高最大值為790.09m,最小值為784.37m,相對高差最大值為5.72m。

2工程地質(zhì)條件

2.1巖土地層構(gòu)成及特征

在勘探深度范圍內(nèi),場地內(nèi)的主要地層為人工堆積層(Q4ml),第四系中更新統(tǒng)(Q2al)的沖積土層,第四系中更新統(tǒng)坡積、殘積土層(Q2dl+el)及石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b)的巖石層。在鉆探所達深度范圍內(nèi),場地內(nèi)地層分布情況如下。(1)雜填土(Q4ml)。人工堆積層:黃褐色,松散-稍密,以回填粉質(zhì)黏土為主,見少量植物根莖、磚屑、姜結(jié)石等。場區(qū)普遍分布,厚度:0.50~2.50m,平均0.76m;層底標高:782.45~789.39m,平均786.64m;層底埋深:0.50~2.50m,平均0.76m。(2)粉質(zhì)黏土(Q2al)。第四系中更新統(tǒng)沖積土層:褐黃色,硬塑-堅硬,含少量的鐵錳顆粒及氧化鐵銹等,切面較光滑,稍有光澤,韌性及干強度中等,無搖振反應,屬中壓縮性土。標準貫入試驗實測擊數(shù)范圍值為12.0~17.0,平均擊數(shù)14.7。場區(qū)普遍分布,厚度:3.10~9.00m,平均6.53m;層底標高:777.47~781.76m,平均779.97m;層底埋深:5.00~9.70m,平均7.24m。fak=170kPa。(3)粉質(zhì)黏土(Q2al)。第四系中更新統(tǒng)沖積土層:棕紅色-棕黃色,硬塑-堅硬,含少量的鐵錳顆粒及氧化鐵銹等,切面較光滑,稍有光澤,韌性及干強度中等,無搖振反應,屬中壓縮性土。標準貫入試驗實測擊數(shù)范圍值為15.0~21.0,平均擊數(shù)17.4。場區(qū)普遍分布,厚度:7.70~13.50m,平均11.02m;層底標高:767.20~771.63m,平均768.95m;層底埋深:16.20~21.50m,平均18.26m。fak=190kPa。(4)角礫(Q2dl+el)。第四系中更新統(tǒng)坡積、殘積土層:雜色,稍密,以強風化砂質(zhì)頁巖碎屑為主,粉質(zhì)黏土膠結(jié)。動力觸探試驗實測擊數(shù)范圍值為8.0~10.0,平均擊數(shù)9.0。厚度:0.90~1.80m,平均1.30m,層底標高:766.37~768.57m,平均767.29m;層底埋深:18.00~19.70m,平均18.79m。fak=200kPa。(5)泥巖(C2b)。石炭系中統(tǒng)本溪組巖石層:灰黃色,強風化,巖芯呈碎塊狀、短柱狀,夾碎片狀,節(jié)理裂隙較發(fā)育,層間及節(jié)理面有水流侵蝕痕跡及鐵銹渲染痕跡,巖體較破碎,巖石為極軟巖,巖體基本質(zhì)量等級為V級。場區(qū)普遍分布,厚度:1.20~3.80m,平均2.30m;層底標高:764.26~768.69m,平均766.32m;層底埋深:20.00~22.00m,平均20.92m。fak=240kPa。研究與探討ANJIUYUTANTAOY47S2022年第11期(5)石灰?guī)r(C2b):石炭系中統(tǒng)本溪組巖石層:青灰色,中等風化-微風化,巖芯主要呈短柱狀、柱狀,中厚-厚層狀構(gòu)造,節(jié)理裂隙較發(fā)育,巖體較破碎,巖石為較硬巖,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。該層僅部分鉆孔有揭露,且未穿透,最大揭露深度為6.1m,fak=2000kPa。

2.2地下水條件

擬建場地水文周期一般在4~6月份為枯水期,7~9月為豐水期,其余為平水期,本次勘察時間為豐水期。本次勘察鉆孔過程中,部分鉆孔在鉆探深度內(nèi)揭露有一層地下水,水位埋深約在現(xiàn)狀地表下7.0m,對應于絕對高程779.70m,該層地下水在場地僅局部分布,判斷其屬于上層滯水。在雨季或豐水期時,地下水位可能會有一定的抬升,建議在基礎(chǔ)及室外管道施工時做好相應的防水及排水措施。

2.3不良地質(zhì)作用

根據(jù)對周邊環(huán)境的調(diào)查了解,結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料,擬建工程場地內(nèi)無采空區(qū)分布,場地及其周邊不存在有影響的地面塌陷、沉降、泥石流、地面裂縫等影響場地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)作用。

2.4地震效應

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2015)[2],澤州縣金村鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度為6度,設(shè)計基本地震加速度為0.05g,設(shè)計地震分組為第三組;根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》(GB50223-2008)中的相關(guān)規(guī)定[3],綜合劃分擬建各建(構(gòu))筑物抗震設(shè)防類別均為標準設(shè)防類,簡稱丙類;依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》(GB50011-2010)(2016年版)第4.1.5條,場地等效剪切波速:Vse=18.2/∑(Di/Vsi)≈230.38m/s;根據(jù)鉆孔揭露情況,場地覆蓋層厚度范圍約為16.2~21.5m,結(jié)合剪切波速,綜合判定場地類別為Ⅱ類。特征周期值為0.45s。

2.5巖土性質(zhì)的分析

根據(jù)室內(nèi)土工試驗結(jié)果,結(jié)合室外現(xiàn)場試驗的原位測試統(tǒng)計結(jié)果、現(xiàn)場勘探的實際情況以及工程經(jīng)驗,各巖土層的主要物理力學指標及原位測試結(jié)果匯總見表1、表2。

3地基及基礎(chǔ)類型的選擇

3.1地基類型及選擇

3.1.1地基類型

(1)人工地基。人工地基是指經(jīng)過人為的改良或者處理的地基。地質(zhì)狀況不是很好的,比如沙地、淤泥、坡地等,或者地質(zhì)狀況好,但上部荷載太多東西時,為了讓地基有足夠的承受力,需要用人工去加固地基,稱為人工地基[5]。(2)天然地基。天然地基是指在自然狀態(tài)下就可以承受基礎(chǔ)荷載,能夠放置基礎(chǔ)的天然土層,不需要用人工去加固地基,節(jié)約工程造價。3.1.2地基類型的選擇擬建供水站場地整平標高按778.50m考慮,假定擬建運管服務樓、消毒/配電/值班/泵房基礎(chǔ)埋深為1.50m,則其基底標高為777.00m,該標高處地基土層為第③層粉質(zhì)黏土,該層分布連續(xù),層厚穩(wěn)定,物理力學性質(zhì)良好,承載力特征值大于預估基底壓力,綜合判斷,擬建運管服務樓、消毒/配電/值班/泵房可采用天然地基。

3.2基礎(chǔ)類型及選擇

3.2.1基礎(chǔ)類型

(1)獨立基礎(chǔ)。當?shù)鼗休d能力較大,能夠滿足上部高層建筑的承載力要求,上部結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件為柱或者墻時,可采用獨立基礎(chǔ)。根據(jù)實際情況可選用階梯型獨立基礎(chǔ)、錐形獨立基礎(chǔ)和矩形獨立基礎(chǔ)。(2)條形基礎(chǔ)。當?shù)鼗临|(zhì)較好,上部結(jié)構(gòu)荷載較大,采用獨立基礎(chǔ)距離太近,或者上部采用剪力墻結(jié)構(gòu)時,可采用條形基礎(chǔ)作為高層建筑的基礎(chǔ)。(3)十字交叉梁基礎(chǔ)。當上部荷載較大,采用條形基礎(chǔ)不能滿足地基承載力要求時,可采用十字交叉基礎(chǔ)(即雙向條形基礎(chǔ))。(4)筏板基礎(chǔ)。若上部荷載較大,地基軟弱或地下防滲需要時可采用筏板基礎(chǔ),俗稱滿堂基礎(chǔ)。有平板式筏板基礎(chǔ)和梁板式筏板基礎(chǔ)兩種。(5)箱型基礎(chǔ)。高層建筑荷載大、高度大,按照地基穩(wěn)定性要求,基礎(chǔ)埋置深度應加深,常采用箱型基礎(chǔ)。滿足承載力、上部結(jié)構(gòu)嵌固要求的同時,可利用箱型基礎(chǔ)的空間作為人防、文化活動廳及儲藏室、設(shè)備層等。(6)樁基礎(chǔ)。若天然地基土質(zhì)軟弱,上述幾種淺基礎(chǔ)無法滿足地基承載力或變形的要求,或者在地震區(qū),基礎(chǔ)埋置深度小于建筑物高度的1/15時,可采用樁基礎(chǔ)。根據(jù)施工條件、現(xiàn)場情況選擇旋挖鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、長螺旋鉆孔灌注樁等不同種類的樁基礎(chǔ)[4]。
3.2.2基礎(chǔ)的選擇

綜合上述各個類型基礎(chǔ)的優(yōu)缺點,結(jié)合場地工程地質(zhì)條件及地下水情況,擬建運管服務樓、消毒/配電/值班/泵房建議采用條形基礎(chǔ)或獨立基礎(chǔ)。當采用條形基礎(chǔ)或獨立基礎(chǔ)時,建議以第③層粉質(zhì)黏土作為持力層,該層土在場地內(nèi)分布連續(xù),且厚度均勻,是良好、穩(wěn)定的天然持力層。

3.2.3基礎(chǔ)開挖的注意事項

(1)基坑開挖過程中,宜分層均衡開挖,并做好基坑開挖監(jiān)控工作,發(fā)生異常情況時,應立即停止開挖,并立即查清原因,采取除險措施,確保安全后,方可進行下一步的開挖。(2)基坑開挖后,建議在基坑底面普遍鏟探,如土質(zhì)條件與勘察報告有較大出入或持力層的土質(zhì)與建議的持力層不符,應會同有關(guān)部門研究解決,并妥善處理。(3)基坑開挖后,應通知勘察單位,會同各有關(guān)部門,做好驗槽工作。

4結(jié)束語

本文結(jié)合實際工程案例,通過對該工程所在地進行詳細的工程地質(zhì)勘察,從勘察的現(xiàn)場地質(zhì)水文條件、現(xiàn)場原位測試與室內(nèi)試驗結(jié)合的形式全面分析自來水加壓泵站廠區(qū)的建設(shè)條件,根據(jù)勘察結(jié)果選擇出最優(yōu)的地基處理方案與基礎(chǔ)設(shè)計形式,為工程建設(shè)起到一定的指導作用。參考文獻[1]中華人民共和國建設(shè)部.巖土工程勘察規(guī)范:GB50021-2001[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.[2]北京市地震局.中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖:GB18306-2015[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2015.

[3]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑抗震設(shè)計規(guī)范:GB50011-2010[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2016.

[4]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑樁基技術(shù)規(guī)范:JGJ94-2008[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[5]廣東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范:DBJ15-31-2016[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2016.

作者:李婷婷 單位:晉城合為規(guī)劃設(shè)計集團有限公司

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