湿陷黄土区域蓄水池工程地质条件及地基处理

　　湿陷黄土区域蓄水池工程地质条件及地基处理第一章绪论1.1研究目的和意义会宁北部供水工程为引洮一期部分工程之一。工程地处甘肃省定西、白银两市境内。工程主要任务是解决白银市会宁县北部头寨、郭城、汉盆、新庄、白草源、草滩、刘寨、土高、河畔、新源、土木等11个乡镇人畜饮水及工业用水问题，同时解决沿线1.7万亩农田灌概用水问题。工程区已在2006年7月建成了新堡子农村人饮应急供水工程，受益区为郭城镇、河畔镇、头寨镇的川区和西北部的新庄源、源边山堀区，建成水处理厂一座，供水能力0.49万in7cl，配水管网5个，包括头寨，新庄源、堀边、峡门及井沟管网。会宁北部供水工程区处于会宁?靖远盆地，流经受水区的主要河流包括关川河和祖厉河，关川河入该盆地后，形成宽阔的河谷和IV级阶地，河谷高程较低，坡降较大，在郭城镇原有新堡子水厂附近汇入祖厉河，两岸均为中、低山区，整个受水区的地形也由此分为关川河两岸及祖厉河以东两大区域，地形也以新堡子为界向四周逐渐走高。从地域分布看，头寨、新庄源、汉盆、河畔镇的李家源及郭城镇的部分地区位于关川河沿川及两岸山区。关川河以西为新庄塘及塘边(现并入头寨），之间的沟道武家沟深切达300米以上，已在《新堡子安全饮水工程》项目实施中分别建成两个管网设施；汉盆和李家源位于关川河以东的山区，冲沟发育较多，沟道狭窄，一条深切沟道顶南碱沟将其分割，且李家塘处于关川河和祖厉河交汇的三角地带，所以宜新建两个独立的管网向其供水；此外根据本段的地形条件及地域分布特点，受水区主要分布在关川河沿岸川地及山区，适宜采用自流方式沿关川河铺设配水总干管，分别向关川河沿岸地带及其两岸山区的头寨、塘边、汉忿、李家塘管网配水。郭城、白草塘、土门岘、新墟、刘寨、土高、草滩及河畔的大部分区域都位于祖厉河沿川及以东地区。沿川地区主要为郭城与河畔的部分村镇，有现有的新堡子水厂向井沟及峡门管网供水，以东的山区被七里沙河和苦水河切割成三部分，七里沙河以北主要为土高及郭城，段家河和苦水河之间主要为草滩和白草源，苦水河以南及以东主要为刘寨、新塘及土门岘，适合新建三个独立的管网工程分别进行供水。 1.2研究内容和工作方法引姚一期会宁北部供水工程在勘察期间进行了大量的勘探、试验工作，特别是在2013年下半年进行的针对泵站、蓄水池的补充勘察工作中在典型栗站、蓄水池位置上进行了大量机械洛阳,产勘探取样及实验工作。2013年补充勘察期间完成地质勘探洛阳伊探井13个，探坑9个，岩土测试101余组。通过室内实验研究湿陷性黄土的干密度、孔隙比、孔隙率、压缩系数、湿陷系数、湿陷起始压力等物理力学参数之间的关系，来确定该地区湿陷性黄土的工程地质特性。通过室内击实实验来了解地基土击实后的物理力学性质，进而提出合理可靠的地基处理措施。引桃一期会宁北部供水工程国家投入了大量的人力财力，老区人民已经盼望了多年，蓄水池在建成以后能安全稳定运行是老区老百姓所期望的，而这正是我们研究工作的意义所在。第二章湿陷性黄土地基处理方法综述2.1湿陷性黄土的分布及特征湿陷性黄土湿陷变形的主要指标：湿陷系数，湿陷的起始压力和湿陷的起始含水量，其中以湿陷系数最为重要。湿陷系数是单位厚度土样在土自重压力或自重压力与附加压力共同作用下浸水所产生的湿陷量。它的大小反映了黄土对水的敏感程度，湿陷系数越大，表示土受水浸湿后的湿陷量越大，因而对建筑物的危害越大，反之，则小[7]。湿陷变形不同于压缩变形，通常压缩变形在荷载施加后立即产生，随着时间的增长而逐渐趋向稳定。对于大多数湿陷性黄土地基来说，（不包括饱和黄土和新近堆积的黄土），压缩变形在施工期间就能完成一大部分，梭工后三个月到半年即基本趋于稳定。而湿陷变形的特点是：变形量大，常常超过正常压缩变形的几倍甚至几十倍；发生快，一般在浸水1?3小时就开始湿陷。就一般的湿陷事故而言，往往在1?2天内就可能产生20?30cm的变形量，这种量大、速率快而又不均勻的变形往往使建筑物发生严重变形甚至破坏。而湿陷的出现完全取决于受水浸湿的机率，有的建筑物在施工期间即产生湿陷事故，而有的则在几年甚至几十年后才出现湿陷事故。..2.2湿陷性黄土地基处理方法概述 湿陷性黄土地区的地基处理方式主要取决于湿陷性黄土的特殊性质，湿陷性黄土地基的变形两个方面，压缩变形和湿陷性。在基底压力不超过地基土的容许承载力时，地基的压缩变形很小，大都在其上部结构的容许变形值范围以内，不会影响建筑物的安全和正常使用。湿陷变形是由于地基被水浸湿引起的一种附加变形，往往是局部和突然发生，且不均勾，对建筑物破坏性大，危害严重，因此对湿陷性黄土地区的建筑物不论地基承载力是否达到容许承载力，都应对地基进行处理，在消除地基土的湿陷性的同时提高了地基的承载力[7]?湿陷性黄土的地基处理，从处理深度和处理范围上区分主要有：①浅处理，即消除建筑物地基的部分湿陷量；②深基础处理，即消除建筑物地基的全部湿陷量，深处理包括采用桩基础或深基础穿透全部的湿陷性黄土层。湿陷性黄土地区的地基处理设计措施，主要有地基处理措施、防水措施[7]。在我国，分布有广泛的湿陷性黄土，各地区湿陷性黄土的性质差别比较大，地基处理的常用方法有重锤表层夯实、强务、垫层、土（或灰土）挤密桩复合地基、垫处理、预浸水、爆扩桩、化学加固和桩基础等。近年来，深层孔内穷扩挤、高压旋喷注楽法，以及复合载体夯扩桩等也得到推广使用[9]。这些处理措施可以完全或部分消除地基的湿陷性，或采用桩基础或深基础穿透湿陷性黄土层，使建筑物基础坐落在密实的非湿性土层上，保证建筑物的安全和正常使用[']。为防止湿陷变形，建筑物地基应该采取必要的防水措施，防水防渗措施是用来防止大气降水、生产和生活用水浸入地基。场地排水、地面防水、排水沟和管道排水、土工膜防渗是湿陷性黄土地区建筑物中经常采取的防水防渗措施[U]。..第三章引洮一期会宁北部供水工程区区域地质概况...........133.1气象资料.........133.2地形地貌.........133.3地层岩性.........163.4地质构造.........173.5水文地质条件.........193.6不良地质现象.........20第四章引洮一期会宁北部供水工程蓄水池工程.........214.1蓄水池场地地层岩性及工程地质性质.........214.2场地地基土湿陷性评价.........214.3场地地基土击实后工程地质性质评价.........30第五章引洮一期会宁北部供水工程蓄水池地基.........315.1蓄水池设计.........315.1.1蓄水池设计.........31 5.1.2蓄水池工程设计安全措施.........315.2蓄水池的稳定性计算.........325.3蓄水池防渗.........345.4蓄水池地基处理方式.........35第五章引挑一期会宁北部供水工程蓄水池地基处理方法建议5.1蓄水池设计各蓄水池布设综合考虑了各种要素。各管网蓄水池位置依据不同地形地质条件布设，并从施工及运输方便，交通、电力、节能、安全、工程管理方便等方面考虑。从经济性方面考虑，蓄水池首先考虑人口集中的村庄布设，以减少主体投资。选定蓄水池位置后，必须依据地形布置。蓄水池一般选择在较开阔地面上，可以进行规整布设，以增加安全性和经济性。配水工程管网由于各管线加压粟站供水流量较小，根据地形各粟站均为负吸程吸水，梯级粟站下一级泵站的进水池可以兼做上一级菜站的出水池，泵站运行时池内同时注水、取水，很多栗站水池要兼顾分水，故泵站的水池统一至少按l00nf或50m3的容积设置。水池采用封闭设计，设有必要的进水、出水、放空、溢流、通气管。水栗自前池取水管线采用单管单栗，即由2到3条取水管线从水池取水。加压泵中心高程应不高于前池平均水位，使加压菜有较高的工作效率。为减小泵房面积，泵房内出水管采用单泵单管，在栗房外汇总为一根压力管道提水至出水池。各管线泵房的设计下部为钢筋轮箱型整体结构，上部为砖轮结构。墙体为M10水泥砂砌机砖。粟室内水菜为二机一备或一机一备。泵室集水井内设排水菜，采用软管通过窗户将水排入室外排水系统。二机一备和一机一备的泵室长度分别为16.6m,13.3m,泵室和检修间中间设沉降缝。.结论 湿陷性黄土在西北地区分布较广，积累的工程经验也比较丰富，对于湿陷性黄土地基处理的实践已有几十年了，具体方法也很多，其中对于基础承载力要求不高的设施，也就是湿陷性黄土地基承载力满足设计要求的建筑物，可以采取防渗为主的方案进行设计。而会宁北部供水工程蓄水池恰恰是属于对基础承载力要求不高的建筑物，所以经研究后认为会宁北部蓄水池地基处理可以以防渗为主来进行设计，即充分作好蓄水池地基基础的隔水层，使基础湿陷性黄土地基无法浸水，以达到避免地基湿陷的目的，浅层可以进行翻夯处理。在确定会宁北部蓄水池地基处理以防渗为主的原则来进行设计后，经研究确定可以采取地基浅层进行翻夯处理的方案对地基进行处理。首先是浅层进行翻夯处理的花费少，经济可行；其次可进一步提高湿陷性黄土地基的承载力；同时还可以部分消除湿陷性黄土场地的湿陷性。在湿陷性黄土地区，地基处理往往都是采取三七灰土，而会宁北部地区面积大，缺少石灰，工程区周边也缺少石灰，从经济角度考虑，如果采取三七灰土进行处理是没有优势的。而水泥作为商品，购买方便，且现阶段水泥土地基处理方法技术早己成熟，故研究后确定采用水泥土来处理会宁北部地区的蓄水池地基。经研究后确定地基处理的具体措施为：地基做翻夯加10%(重量比）水泥土垫层处理，原土翻夯2m深，宽度不小于蓄水池轮廓线外lm，翻夯土压实系数应大于0.95(击实最优含水量14.2%,最大干密度1.75g/cm3)。