耿莊水庫強夯施工對壩基土工程的影響分析

陳文會

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

耿莊水庫強夯施工對壩基土工程的影響分析

陳文會

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

介紹了強夯施工的加固機理、特點及主要技術參數(shù)，并結合耿莊水庫壩基強夯施工實際情況，對比分析了強夯施工前后壩基黃土物理性質(zhì)指標的變化，旨在為類似工程施工提供參考。

強夯；黃土；濕陷性；耿莊水庫

1 概況

耿莊水庫是萬家寨引黃工程北干線向朔州市供水線路末端的調(diào)節(jié)水庫，位于朔州市朔城區(qū)陡溝村南、秋寺院村東，南連大運二級公路，東北緊鄰平朔—秦皇島專用鐵路。水庫屬半挖半填平原圍封水庫，大壩為碾壓均質(zhì)土壩。壩基土為第四系上更新統(tǒng)洪積物（Q3pl），在整個壩基及庫區(qū)廣泛分布，層厚3.4～25m，巖性組成為淺黃、棕黃色低液限黏土，屬典型的黃土地區(qū)，具有濕陷性。設計采用強夯法處理地基。

2 壩基原狀土物理性質(zhì)指標

2.1 濕陷性

壩基所處位置以非自重、自重Ⅰ～Ⅱ級（中等）濕陷性場地為主，局部場地屬自重Ⅲ級（嚴重）濕陷性場地，分布范圍不大。壩基自重濕陷量計算值為78.2～963.0mm，濕陷土層下陷深度3.8～11.3m。

2.2 顆粒組成

壩基土的顆粒組成以粉粒（0.075～0.005mm）為主，含量 64.2%～81.8%；其次為黏粒（＜0.005mm），占13.2%～21.5%；砂粒（＞0.075mm），含量 2.4%～14.3%。不均勻系數(shù)Cu為9.7～56，平均值21.2；曲率系數(shù)Cc為1～4.3，平均值 2。一般來說，當 Cu＞5 且 Cc=1～3 時，土的級配良好，土中大小顆?；祀s，對應的粒徑分布曲線比較平緩。

2.3 界限含水率

壩基土液限為26.1%～28.6%，塑限為17.4%～18.6%，塑性指數(shù)大多在9.9～11.8之間，液性指數(shù)常在0上下波動，范圍在-0.88～0.23之間。因此，場區(qū)土多處于堅硬或硬塑狀態(tài)。

2.4 比重、容重及孔隙比

壩基土比重在2.69～2.74之間，平均值2.70。原狀土容重 13.3～18.4kN/m3，干容重 12.5～15.6kN/m3。孔隙比大多介于0.801～0.903之間。

2.5 含水率及飽和度

原狀土含水率較低，為3.1%～18.5%。試驗表明，當其他條件不變時，含水率愈低，濕陷性愈強，隨著含水率的增大，濕陷性逐漸減弱。飽和度的變化范圍為20%～49.3%，多在45%左右。

2.6 壓縮性

壩基土各項壓縮性指標見表1。

表1 壓縮性指標

2.7 抗剪強度

壩基低液限粉土飽和抗剪黏聚力為2.5～40.7kPa，平均值 11.99kPa，小值平均值 6.8kPa；摩擦角 14.3°～27.2°，平均值 22.14°，小值平均值 19.0°。

2.8 滲透性

壩基土垂直滲透系數(shù) 0.247×10-4～10.3×10-4cm/s，平均值 1.91×10-4cm/s；水平滲透系數(shù) 0.147×10-4～5.32×10-4cm/s，平均值 1.54×10-4cm/s。

3 壩基強夯施工情況

3.1 加固機理及其特點

強夯法是利用起重機械將重80～400kN的夯錘起吊到6～30m后，使夯錘自由下落，產(chǎn)生強大的沖擊能量，夯擊能量產(chǎn)生的沖擊波和動應力的反復作用，迫使土體骨架產(chǎn)生塑性變形，由夯擊能轉化為土體骨架的變形能，使土體密實，提高抗剪強度，降低其壓縮性。

強夯法的主要特點有：施工工藝和施工設備簡單，適用土質(zhì)范圍廣，加固效果顯著，可取得較高的承載力，工效高、施工速度快、節(jié)省原材料、施工費用低、耗用勞動力少等。

3.2 主要技術參數(shù)

強夯法施工技術參數(shù)包括單位夯擊能、夯擊點的布置及間距、單點夯擊擊數(shù)與夯擊遍數(shù)、夯擊間隔時間、處理范圍、加固影響深度等。

3.3 壩基強夯設計指標

壩基強夯設計范圍面積198894m2，強夯單擊夯擊能3000kN·m，強夯后壩基土有效加固深度6m，有效加固深度內(nèi)土體的濕陷系數(shù)小于0.015，壩基總濕陷量不大于100mm。強夯采用隔點跳打法分兩遍進行，單擊夯擊能3000kN·m，最后用低能級滿夯2遍，落距4～6m，采用1/4夯印搭接。

3.4 壩基強夯施工情況

根據(jù)規(guī)范及具體技術要求，按照強夯施工主要技術控制參數(shù)進行強夯試驗，根據(jù)試驗結果確定單點夯擊能為4000kN·m，間距6.5m。經(jīng)檢驗分析，強夯施工結果完全滿足設計要求。

4 強夯施工對原狀土物理指標的影響

經(jīng)試驗分析可知，壩基強夯除滿足設計要求的消除濕陷性外，對壩基土的物理性質(zhì)指標有一定程度的影響。

第一，干容重明顯提高，大部分達到15kN/m3。試驗結果表明：干容重超過15kN/m3時，濕陷性一般很弱或無濕陷性。由于干容重較易控制，現(xiàn)場施工時可用干容重作為輔助控制指標。第二，孔隙比變化較明顯，其范圍為0.605～0.838，大多為0.75左右。第三，壓縮系數(shù)明顯減小，壓縮模量明顯變大。

TU541+.1

C

1004-7042（2010）07-0048-01

陳文會（1974-），男，1998年畢業(yè)于太原理工大學水利水電工程專業(yè)，工程師。

2010-05-10；

2010-06-17