大厚度自重濕陷性黃土渠基處理技術(shù)

摘要：文章以新疆伊犁某中型引水式水電站為例，對大厚度自重濕陷性黃土渠基的設(shè)計(jì)思路及措施進(jìn)行探討。希望能夠通過文章分析，對大厚度自重濕陷性黃土渠基處理技術(shù)水平的進(jìn)步與發(fā)展提供幫助。

關(guān)鍵詞：電站引水渠；自重濕陷性黃土；地基處理；灰土墊層；翻壓

中圖分類號(hào)：TU 44文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI編號(hào)：10.14025/j.cnki.jlny.2015.11.034

1工程概況

新疆伊犁某電站為引水式電站，工程規(guī)模為中型。工程任務(wù)是在滿足當(dāng)?shù)毓喔燃叭诵箫嬎凹骖櫤拥阑玖髁康那疤嵯?，主要以發(fā)電為主。電站裝機(jī)容量66兆瓦，設(shè)計(jì)發(fā)電流量58.01方立米/秒。電站引水渠總長10.9公里，位于河道右岸Ⅲ、Ⅳ階地，沿階地地面自東向西延，海拔高程1195～1235米。渠線兩側(cè)多為耕地、草場。

2工程地質(zhì)條件

渠基濕陷性黃土為原生黃土，厚度巨大，室內(nèi)試驗(yàn)定名低液限粉土，呈土黃色，干燥、稍濕，大孔隙，無層理。天然密度平均值1.45克/方立厘米，含水率平均值6.87%，比重平均值2.69，滲透系數(shù)1.52×10-5～9.55×10-5厘米/秒，平均值5.10×10-5厘米/秒，屬弱透水層。天然狀態(tài)壓縮系數(shù)0.06-0.79MPa-1，平均值0.16 MPa-1，為中等壓縮性土；飽和狀態(tài)壓縮系數(shù)0.12-1.74MP-1，平均值0.6MPa-1，屬高壓縮性土，由此可見黃土在浸水飽和后壓縮性變大。根據(jù)黃土的物理性質(zhì)參數(shù)，綜合確定黃土承載力建議值100kPa。

濕陷性黃土地表20米以內(nèi)，13米以下濕陷系數(shù)多小于0.03，為輕微濕陷性黃土；13米以上濕陷系數(shù)多大于0.07，屬自重濕陷性場地，濕陷等級(jí)為Ⅱ（中等）———Ⅲ（嚴(yán)重）。深度13米以下濕陷起始?jí)毫Χ啻笥?00kPa，13米以上濕陷起始?jí)毫Χ嘈∮?0kPa。

3濕陷性黃土渠基處理現(xiàn)狀

基于本工程實(shí)際情況，選擇灰土擠密法和原土翻夯灰土墊層法兩種方法配合對其予以處理。由于本工程濕陷性黃土深度較大，所以結(jié)合本工程實(shí)際情況，選擇機(jī)械造孔，然后以水泥灰土分層夯實(shí)方法予以處理。為了保證黃土濕陷處理質(zhì)量，樁距布置十分密集，在樁周圖夯填的有效擠密作用下形成了群樁效益，在降低樁周土濕陷性的同時(shí)，大大提高了地基承載力度。地基基礎(chǔ)表層3米內(nèi)濕陷性黃土采取原土翻夯灰土墊層法予以處理，在挖出濕陷土的同時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)按比例對白灰及碎石進(jìn)行摻入，在白灰最佳含水量狀態(tài)下對其進(jìn)行分層夯填。完成分層夯填后，經(jīng)核算黃土濕陷變形量小于7厘米符合計(jì)劃處理效果。

4渠基濕陷性黃土處理設(shè)計(jì)思路及措施

4.1處理的原則

對于非自重濕陷性黃土地基上的挖方渠道，由于渠底壓力小于原上覆土體的飽和自重，即使浸水飽和，地基土層也不會(huì)產(chǎn)生濕陷。因此，對于該類渠道地基，不必針對地基濕陷性進(jìn)行處理，僅采取常規(guī)的防滲和防沖刷措施即可。

對于所有濕陷性黃土地基上的填方渠道，以及自重濕陷性黃土地基上的挖方渠道，均需針對濕陷特征進(jìn)行處理。

地基處理應(yīng)根據(jù)建筑物地基土層的濕陷程度、地基的濕陷類型和濕陷等級(jí)、濕陷性土層的厚度、地基上部的荷載大小等條件，在保證建筑物安全的前提下，綜合考慮投資、工期以及對周圍環(huán)境的影響等因素，選擇技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理的處理措施。

4.2渠基處理設(shè)計(jì)思路

就本工程而言，在渠道選線過程中考慮了減小地基上部荷載的需求，該段渠道均為挖方渠道，上部荷載已經(jīng)不是導(dǎo)致渠基濕陷的主要因素，黃土浸水飽和是地基產(chǎn)生濕陷的主要因素。由于渠基自重濕陷性黃土較厚，完全消除地基土濕陷性難度很大，也不經(jīng)濟(jì)。因此，主要以防滲為主，結(jié)合排水，使?jié)裣菪渣S土無法達(dá)到浸水飽和的條件，并適當(dāng)對渠基進(jìn)行原土翻壓處理，即提高了承載力，又減小了地基土的滲透系數(shù)，達(dá)到防止渠基濕陷的處理效果。

4.3渠基處理措施設(shè)計(jì)

渠基位于深厚濕陷性黃土地層，如采用完全消除濕陷性的措施，處理難度和投資將很大，渠道斷面設(shè)計(jì)已考慮為提高渠基穩(wěn)定性，已采用全挖方斷面，經(jīng)計(jì)算渠道投入運(yùn)行后渠水及襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的荷載小于渠基黃土發(fā)生濕陷的起始?jí)毫?，因此渠道荷載不是該段渠道發(fā)生濕陷變形的主要問題。該段渠基處理主要考慮加強(qiáng)渠道的防滲設(shè)計(jì)，以盡可能減少渠道滲漏導(dǎo)致渠基黃土濕陷沉降。具體處理措施采用翻壓+墊層法，對渠基斷面翻夯1.0米，其上設(shè)置40厘米厚的灰土墊層，另外結(jié)合渠道襯砌做好防滲處理（兩布一膜加砼板的雙防）并做好縱排水設(shè)計(jì)。

渠道橫斷面設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為渠底及邊坡采用10厘米現(xiàn)澆混凝土板+兩布一膜+50厘米厚砂礫石墊層→40厘米厚灰土墊層→1米厚翻壓層→渠基。渠底砂礫石墊層中部處沿渠道縱向埋設(shè)排水管，在沿線渠基防滲體以下沿渠線每50米設(shè)置一根豎向排水管，排水管豎向延伸至砂礫石層。

5結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行大厚度濕陷性黃土渠基處理與設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證處理與設(shè)計(jì)質(zhì)量，工作人員必須要保證設(shè)計(jì)內(nèi)容與實(shí)際情況的充分結(jié)合，確保處理設(shè)計(jì)、方法及具體施工行為能夠符合大厚度濕陷性黃土渠基質(zhì)量提升作出貢獻(xiàn)，在提升大厚度濕陷性黃土渠基承載力的同時(shí)，發(fā)揮出其在引水式水電站當(dāng)中的功能性作用，為引水式水電站的有效建設(shè)提供基礎(chǔ)保障。

作者簡介：保國平，本科學(xué)歷，新疆兵團(tuán)勘測設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，中級(jí)工程師，研究方向：水利水電工程設(shè)計(jì)。