淺談南水北調(diào)施工中的地基處理

楊英鴿 王瑞 袁吉娜 袁賓 李中生

摘要】南水北調(diào)中線一期工程是我國目前最大一項輸水工程，途經(jīng)河南、河北、北京、天津四個省市，輸水總干渠長1432Km，由于供水線路長遇到的地質(zhì)情況復(fù)雜多變，因此在地基處理上也各不相同，就新鄉(xiāng)段而言，分別有濕陷性黃土的強、重夯地基處理，水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）地基處理，水泥土換填等。本文從三種地基處理的工序、施工過程、質(zhì)量控制要點入手，闡明了具體的施工方法。

【關(guān)鍵詞】強重夯；濕陷性黃土；CFG樁；水泥土換填

On the Construction of foundation treatment NORTH

Yang Ying-ge1，Wang Rui1，Yuan Ji-na2，Yuan Bin1，Li Zhong-sheng1

（1.Henan Provincial People's Victory Canal AuthorityXinxiangHenan453003；

2.Henan Branch source of water conservancy construction detection LtdZhengzhouHenan450003）

【Abstract】North Water Transfer Project is one of the largest one water project， through Henan， Hebei， Beijing， Tianjin， four provinces， water main canal of length 1432Km， due to the geological conditions encountered in complex water supply line lengths， so foundation treatment also varies， the Xinxiang section， respectively， of strong loess of heavy tamping foundation treatment， cement and fly ash gravel pile （CFG pILE）， cement soil of replacement and the like. In this paper， three kinds of ground handling processes， the construction process， quality control points to start to clarify the specific construction methods.

【Key words】Strong heavy ram；Ioess；CFG pile；Soil cement Replacement

1. 濕陷性黃土夯實地基處理 此方法是反復(fù)將夯錘提到一定高度使其自由落下，給地基以沖擊和振動能量，使地基土密實。施工前，應(yīng)對所處理地基進行復(fù)堪，掌握相關(guān)的地質(zhì)指標(biāo)，如處理層深度、地下水位和地層含水量等數(shù)據(jù)。

強、重夯施工工序為：測量放樣→ 取原狀土檢測 →第一遍夯擊→第二遍夯擊→第三遍夯擊→試驗檢測

1.1工序檢驗程序。如圖1所示，施工過程中應(yīng)對施工方法、施工工藝進行經(jīng)常性的監(jiān)督檢查，發(fā)現(xiàn)違規(guī)行為要及時整改。對可能影響質(zhì)量的問題及時指令施工單位采取補救措施，對不符合設(shè)計指標(biāo)要求的必須進行返工處理。

圖1工序質(zhì)量控制工作程序框圖 1.2強、重夯處理濕陷性黃土的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（1）滿足處理深度范圍內(nèi)土層的濕陷系數(shù)應(yīng)小于0.015的規(guī)范要求。根據(jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)強夯參數(shù)為：單擊夯擊能2000KN.m，錘重20t，底面直徑2.5m，落距10m。夯擊數(shù)及遍數(shù)為10擊4遍，第一遍按正三角形布置，中距6.5m，第二遍夯點在第一遍之間布置，第三遍滿堂布置，最后一遍夯錘落距可降至4～6m。各遍夯擊間隔3～4周。

（2）重夯參數(shù)分為兩種：當(dāng)夯擊能為270KN.m時，錘重3t，夯錘落距9m，夯底直徑1.4m；當(dāng)夯擊能為180KN.m時，錘重3t，夯錘落距6m，夯底直徑1.4m。施工時，夯擊自處理起始樁號順次向后進行，設(shè)計采用4擊3遍，各遍夯擊時間間隔1～3周。

表1強、重夯地基質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)項目 序號 檢查項目 允許偏差或允許值單位 數(shù)值 檢查方法主控

項目 1 地基強度 設(shè)計要求 2 地基承載力 設(shè)計要求一

般

項

目 1 夯錘落距 mm ±300（強夯）

±150（重夯） 鋼索

設(shè)標(biāo)志 2 錘重 Kg ±100（強夯）

±50（重夯） 稱重 3 夯擊遍數(shù)

及順序 設(shè)計要求 計數(shù)法 4 夯點間距 mm ±500（強夯）

±1/12夯錘直徑

（重夯） 用鋼尺量 5 夯擊范圍（超

出基礎(chǔ)

范圍距離） 設(shè)計要求 用鋼尺量 6 前后兩遍

間歇時間 設(shè)計要求 1.3強、重夯施工前，查明場地范圍內(nèi)的地下構(gòu)筑物和各種地下管線的位置及標(biāo)高，清除表層的腐質(zhì)土層，整平場地，測量復(fù)核施工范圍。當(dāng)?shù)叵滤惠^高時，應(yīng)優(yōu)先采取降低地下水措施，或鋪填一定厚度的松散性材料，使地下水位低于坑底面以下2m，坑內(nèi)和場內(nèi)有積水時應(yīng)及時排出。當(dāng)強夯施工所產(chǎn)生的振動對臨近建筑物或設(shè)備產(chǎn)生有害影響時，應(yīng)設(shè)置監(jiān)測點，采取挖隔振溝防振。

1.4在夯實處理范圍內(nèi)分別選擇有代表性不小于400m2的場地進行現(xiàn)場試驗，以確定具體的強、重夯設(shè)計參數(shù)。開始夯擊試驗或夯擊施工前，檢查夯錘重、夯錘直徑、落距、夯擊范圍和夯點間距，做好施工記錄。

1.5強夯施工時，按照設(shè)計點位夯擊，施工進行到滿堂夯時，夯印互壓1/3夯錘直徑。重夯施工只采取滿堂夯。強夯施工設(shè)計點位夯擊完成后，相對地平測量夯沉量，記錄夯擊次數(shù)。在測量夯沉量時，測點應(yīng)固定布置在夯錘頂面靠近中心附近并做明顯標(biāo)志，以保證夯錘在少量傾斜時測量誤差最小（夯錘的傾斜角度不得大于30度）。測量儀器應(yīng)設(shè)置在距夯點距離大于30m的地方，以減少儀器的振動。

1.6設(shè)計點位夯擊的次數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)場試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，并應(yīng)同時滿足下列條件：強夯最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm；重夯最后兩擊的平均夯沉量不大于20mm；夯坑周圍地面不發(fā)生過大的隆起；不因夯坑過深而發(fā)生提錘困難。

1.7強、重夯地基質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表1的規(guī)定。

2. 水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）復(fù)合地基處理

由水泥、粉煤灰、碎石等混合料加水拌合而形成的復(fù)合地基。

2.1水泥粉煤灰碎石樁施工前，測量復(fù)核施工范圍，檢查施工范圍的清理和整平工作是否達到要求。嚴格按照設(shè)計要求進行試驗室配合比試驗，施工時按配合比配制混合料?；旌狭辖ㄗh采用：水泥425號普通硅酸鹽水泥；碎石采用一級配；砂含泥量小于5%；粉煤灰袋裝Ⅱ級或Ⅲ級粉煤灰。

2.2施工前做試成樁試驗。通過試成樁檢驗地質(zhì)條件是否與地質(zhì)報告相符、復(fù)合地基設(shè)計參數(shù)是否合理等內(nèi)容。試樁過程中應(yīng)詳細記錄施工參數(shù)，確定混合料的塌落度、拔管速度，確定最終的成樁工藝。試成樁應(yīng)在需要地基處理的部位選擇有代表性的位置進行試樁，每處試驗樁數(shù)不少于1根，并按《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）要求進行復(fù)合地基承載力試驗。

2.3對于地下水位較高，特別是承壓水能將砂漿帶走，造成CFG樁縮樁或斷樁，施工時須降低地下水水位。

2.4長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁施工在鉆至設(shè)計深度后，應(yīng)準(zhǔn)確掌握提拔鉆桿時間，混合料泵送量應(yīng)與拔管速度相配合，遇到飽和砂土或飽和粉土層，不得停泵待料。施工須注意樁管提升速度，太快或太慢都會造成樁體強度不均勻。樁端達到設(shè)計高程后，應(yīng)打開鉆頭泵送混合料，嚴禁將鉆桿提升后打開鉆頭，泵送混合料。

2.5在施工中應(yīng)注意的其它問題：施工樁頂標(biāo)高須高出設(shè)計樁頂標(biāo)高0.5m以上。成樁過程中，抽樣做混合料試塊，每臺機械一天應(yīng)做一組（3塊試塊，邊長為150mm的立方體），標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護，測定其立方體抗壓強度。冬季施工時混合料入孔溫度不得低于5℃，對樁頭和樁間土應(yīng)采取保溫措施。清土和截樁時，不得造成樁頂標(biāo)高以下樁身斷裂和擾動樁間土。褥墊層鋪設(shè)宜采用靜力壓實法，當(dāng)樁間土的含水量較小時，也可采用動力夯實法。夯填度（夯填后的褥墊層厚度與虛鋪厚度的比值）不得大于0.9，施工垂直度偏差不大于1%，樁位偏差不大于0.4倍樁徑。

2.6做好施工記錄，如樁孔放樣位置、樁孔直徑、樁孔深度、混合料灌注量，并準(zhǔn)確記錄每根樁的成樁時間，施工結(jié)束后檢驗成樁的質(zhì)量及復(fù)合地基承載力。

2.7水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2水泥粉煤灰碎石樁復(fù)合地基質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)項 序 檢查項目 允許偏差或允許值單位 數(shù)值 檢查方法主控

項目 1 原材料 設(shè)計要求 查產(chǎn)品合格證書或抽樣送檢 2 樁徑 mm -20 用鋼尺量或計算填料量 3 樁身強度 設(shè)計要求 28d試塊強度 4 地基承載力 設(shè)計要求 按規(guī)定的辦法一般

項目 1 樁身完整性 按樁基檢測技術(shù)規(guī)范 按樁基檢測技術(shù)規(guī)范 2 樁位偏差 滿堂布置≤0.40D

條基布置≤0.25D 用鋼尺量，D為直徑 3 垂直度 % ≤1.5 用經(jīng)緯儀測樁管 4 樁長 mm +100 測樁管長度或垂球測孔深 5 褥墊層夯填度 ≤0.9 用鋼尺量注：1.夯填度指夯實后的褥墊層厚度與虛體厚度的比值。2.樁徑允許偏差負值是指個別斷面。 3. 水泥土換填質(zhì)量控制

水泥摻量質(zhì)量比為10%：15%，水泥選用425#普通硅酸鹽水泥，土料粘粒含量為10%～30%，塑性指數(shù)7～17，有機物含量不大于5%，水溶鹽含量不大于3%，嚴禁采用膨脹巖土。土料粒徑不大于50mm，且不含雜質(zhì)。

3.1質(zhì)量控制措施和方法。施工前組織施工人員進行培訓(xùn)，對質(zhì)量控制工作進行交底，熟悉施工圖紙、設(shè)計技術(shù)要求等相關(guān)規(guī)范、規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，參加圖紙會審掌握設(shè)計意圖，了解水泥土換填的施工工藝。熟悉已批復(fù)的水泥土換填試驗方案、試驗成果、施工方案等，審查水泥土換填所使用的機械檢驗合格證明及有關(guān)人員特殊工種上崗證書。對所處理地基進行復(fù)勘，獲取相關(guān)的地質(zhì)指標(biāo)，如處理層深度、地下水位和地層含水量等指標(biāo)。

3.2水泥土換填施工步驟。施工準(zhǔn)備（包括原材料檢驗、水泥土拌合料摻合比例檢查、最大干密度試驗和現(xiàn)場碾壓試驗、載荷試驗與檢測）→施工測量放樣→基面清理→鋪筑→碾壓→施工檢測驗收。

3.3試驗檢測內(nèi)容。水泥標(biāo)號、初凝和終凝時間及水泥的其它常規(guī)檢查項目；混合料應(yīng)檢查配合比、鋪料厚度、碾壓遍數(shù)、每層碾壓完成后壓實度。

3.4施工前要進行載荷試驗，提交試驗報告，在試驗報告中詳細描述試驗過程，施工工藝，所摻土料、水泥土混合料的粘聚力、內(nèi)摩檫角、含水量、容重等物理性質(zhì)，根據(jù)試驗結(jié)果確定調(diào)整配合比。

3.5水泥土換填分層施工，壓實度檢測也必須分層進行，在每層的壓實系數(shù)符合設(shè)計要求后填鋪上層土。檢測范圍壓實度檢測為每50～100m2不應(yīng)少于1個檢測點；采用載荷試驗檢驗墊層承載力，每個單元工程不宜少于3點；滲透系數(shù)檢測為每單元工程一組。

3.6水泥土地基質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合表3規(guī)定。

表3水泥土地基質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)項 序 檢查項目 允許偏差或允許值單位數(shù)值 檢查方法主

控

項

目 1 地基承載力 設(shè)計要求 按規(guī)定方法 2 配合比 設(shè)計要求 按規(guī)定

的質(zhì)量比 3 壓實系數(shù) 設(shè)計要求 現(xiàn)場實測 4 滲透系數(shù) 設(shè)計要求 試驗檢測一

般

項

目 1 水泥標(biāo)號 設(shè)計要求 試驗檢測 2土顆粒粒徑mm≤10現(xiàn)場檢查 3土料有機質(zhì)含量%≤5試驗檢測 4土料水鹽溶含量%≤3試驗檢測 5含水量（與最

優(yōu)含水量比較）%±2烘干法 6分層厚度偏差

（與碾壓試驗要

求比較）mm≤±50水準(zhǔn)儀 3.7水泥土換填重點控制的內(nèi)容有，水泥和所摻土料的質(zhì)量檢測，水泥摻量控制，碾壓試驗、載荷試驗。換填基面清理、基面高程和換填范圍滿足設(shè)計要求。

（1）水泥土換填施工前，應(yīng)測量復(fù)核施工范圍，開挖完成后應(yīng)檢查基面的清理是否滿足設(shè)計要求，并保證施工區(qū)域工作面平順。查明施工范圍內(nèi)的地下水位情況，當(dāng)?shù)叵滤桓哂谔钪鏁r，應(yīng)采取有效的降水措施，確保開挖過程中和水泥土換填施工時地下水位低于填筑基面不小于0.5m。

（2）按設(shè)計要求的比例（水泥摻量質(zhì)量比10%：15%）配置水泥土，在有資質(zhì)的試驗室進行最大干密度試驗。通過水泥土換填碾壓試驗，獲取相應(yīng)的施工技術(shù)參數(shù)，如鋪料厚度（松鋪系數(shù)），碾壓遍數(shù)，行車速度等，碾壓試驗控制壓實度不小于98%。

（3）拌合土料含水量應(yīng)符合擊實試驗確定的最優(yōu)含水量及允許偏差范圍。水泥土的拌制要求配料量準(zhǔn)確，拌合應(yīng)采用機械拌制法進行，并由人工輔助粉碎大顆粒土塊，保證最大顆粒土粒徑不大于10.0mm。

（4）施工時，必須嚴密組織，減少從拌合到碾壓終了的時間（即水泥土的延遲時間），延遲時間（可通過試驗確定）不應(yīng)超過3～4小時，并應(yīng)短于水泥的終凝時間。

（5）選用機械攤鋪，人工輔助修整，確保攤鋪面平整，攤鋪時要標(biāo)識鋪筑范圍和鋪筑高程。采用機械碾壓，人工配合夯實基坑邊角的方法進行施工，嚴格控制碾壓遍數(shù)，避免過度碾壓造成已壓實土層破壞，嚴禁施工機械、車輛在已完成的施工面上行駛，以保證水泥土層表面不受破壞。

（6）碾壓過程中如有“彈簧”、松散、起皮等現(xiàn)象，應(yīng)采取清除或翻開重新拌和（加適量水泥）等方法處理，使其達到質(zhì)量要求。

（7）水泥土分層施工時，下層水泥土碾壓完成后，采用進占法鋪筑上一層水泥穩(wěn)定土，否則應(yīng)養(yǎng)護7d后，撒少量水泥或水泥漿再進行鋪筑。分段施工時，應(yīng)保證接頭端齊整，上下層接頭部位應(yīng)錯開2m以上的距離，按1：3的坡比搭接、開蹬分層回填。

4. 結(jié)語

通過對南水北調(diào)新鄉(xiāng)段總干渠濕陷性黃土進行強、重夯地基處理，對建筑物等關(guān)鍵部位進行水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）基礎(chǔ)施工，對膨脹土及弱膨脹土進行水泥土換填，保證了南水北調(diào)通水期間總干渠不沉陷、不滑坡，渠堤、建筑物基礎(chǔ)穩(wěn)定，達到了設(shè)計要求。

參考文獻

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