淺談水泥土換填技術(shù)在閘基處理中的應(yīng)用

徐廷昌　周冬梅　于彥博　高　潔

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淺談水泥土換填技術(shù)在閘基處理中的應(yīng)用

徐廷昌1周冬梅2于彥博3高潔1

小嶺攔河閘位于山東省臨沂市蘭陵縣金嶺鎮(zhèn)境內(nèi)，吳坦河上游，是一座集灌溉、防洪、生態(tài)效益于一體的大（二）型水閘。攔河閘工程位于主河槽，設(shè)計(jì)流量為1344m3/s，設(shè)計(jì)閘孔凈寬8.0m，共8孔，中墩厚1.2m，全長(zhǎng)72.4m。閘門(mén)采用直升式露頂平面鋼閘門(mén)，閘門(mén)擋水高度為5.5m。閘室左右岸分別新建5層樓的橋頭堡。閘室下游布置空心板式交通橋，橋凈寬7.0m。攔河閘由上游連接段、閘室段、消能防沖段、交通橋工程及下游連接段等部分組成，其中閘室順?biāo)鏖L(zhǎng)度為16.85m。基底承載力設(shè)計(jì)值160kPa。

該閘工程區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度，閘基礫質(zhì)粗砂土層存在液化可能，且滲透系數(shù)大，為強(qiáng)透水層。設(shè)計(jì)單位對(duì)閘基處理多方案比較，確定采取換填水泥土進(jìn)行防滲和防液化的處理方案，換填范圍為順?biāo)鞣较蜷l底板分別向上下游延伸2.0m，垂直水利方向?yàn)殚l室邊墩基礎(chǔ)外1.0m，周邊邊坡1∶1.5，開(kāi)挖至巖基。為保證閘基處理效果，進(jìn)行必要的水泥土碾壓試驗(yàn)，在取得試驗(yàn)參數(shù)后，進(jìn)行水閘基礎(chǔ)開(kāi)挖和閘基土換填施工，并嚴(yán)格控制施工程序，注重質(zhì)量控制要點(diǎn)，處理效果完全滿足設(shè)計(jì)要求。下面就水泥土換填技術(shù)在該閘基處理中的具體應(yīng)用進(jìn)行介紹。

一、水泥土換填碾壓試驗(yàn)

水泥土碾壓試驗(yàn)的主要目的是獲取鋪土厚度、碾壓機(jī)械、碾壓遍數(shù)、土壤含水量、壓實(shí)度等試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為閘基土換填施工制定控制參數(shù)，以保證閘基土換填施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

水泥土碾壓試驗(yàn)場(chǎng)地位于工地料場(chǎng)，試驗(yàn)選取了長(zhǎng)45m、寬30m的場(chǎng)地，劃分為9個(gè)方格，每個(gè)方格長(zhǎng)15m、寬10m。試驗(yàn)土料為料場(chǎng)黃褐色壤土，425#水泥摻入量為試驗(yàn)土料重量的10%，路拌機(jī)拌合，自卸汽車(chē)運(yùn)輸成品土料。

試驗(yàn)方格按每鋪土厚度3個(gè)1組，共3組，縱向排列，采用推土機(jī)結(jié)合刮平機(jī)鋪土，人工平整到試驗(yàn)鋪土厚度30cm、40cm、50cm。試驗(yàn)?zāi)雺涸O(shè)備為20t振動(dòng)碾。具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

試驗(yàn)要求壓實(shí)度不低于0.98，承載力不小于250MPa。

根據(jù)水泥土現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在鋪土厚度為40cm，最優(yōu)含水量為16.7%，采用20t振動(dòng)碾靜壓碾壓1遍、震動(dòng)壓實(shí)3遍的情況下，水泥土壓實(shí)度為0.982，滿足壓實(shí)度不低于0.98的試驗(yàn)要求。各試驗(yàn)方塊采用SY-029動(dòng)力觸探試驗(yàn)儀檢測(cè)水泥土承載力遠(yuǎn)大于250MPa，滿足試驗(yàn)要求。

二、水泥土換填施工

按照設(shè)計(jì)圖紙尺寸進(jìn)行基礎(chǔ)開(kāi)挖輪廓放樣，邊坡按1∶1，機(jī)械開(kāi)挖至弱風(fēng)化閃長(zhǎng)巖和灰?guī)r以上30cm，破碎錘破除風(fēng)化巖層，人工清除基礎(chǔ)底部淤泥和破碎巖石，待清除徹底，無(wú)淤泥和軟弱夾層后，進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收，合格后進(jìn)行水泥土換填施工。

根據(jù)水泥土換填碾壓試驗(yàn)結(jié)果和參數(shù)，水泥采用當(dāng)?shù)?25#中聯(lián)水泥，進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)經(jīng)監(jiān)理認(rèn)可后使用。土料按設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，選擇在閘南400m外黃褐色壤土料場(chǎng)取土。取土前采用耕土機(jī)耕土深度30cm，按土料含水量大小進(jìn)行晾曬或?yàn)⑺?，調(diào)整土料含水量；人工破碎大的土塊，按配比摻入水泥，用路拌機(jī)拌合均勻，然后用自卸汽車(chē)運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)；推土機(jī)粗平土料，刮平機(jī)按試驗(yàn)鋪土厚度整平，再人工精平，振動(dòng)碾按試驗(yàn)壓實(shí)遍數(shù)進(jìn)行碾壓。每層碾壓完成后，隨機(jī)選取測(cè)點(diǎn)用環(huán)刀取樣檢驗(yàn)壓實(shí)度是否達(dá)到0.98，用承載力測(cè)試儀測(cè)定承載力是否達(dá)到250MPa。滿足設(shè)計(jì)要求后，在下一層鋪料前用刨毛機(jī)刨毛，深度為3～5cm，重復(fù)上述施工過(guò)程。

全部水泥土換填完成后，及時(shí)進(jìn)行保溫保濕，灑水養(yǎng)護(hù)，用薄膜保濕及草袋保溫養(yǎng)護(hù)7d，始終保持水泥土表面濕潤(rùn)，讓水泥土充分熟化，提高基礎(chǔ)強(qiáng)度。

表1　水泥土現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)記錄表

表2　水泥土承載力試驗(yàn)記錄表

三、質(zhì)量控制要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

水泥土換填施工中要嚴(yán)格控制土的含水率和水泥用量。土料含水率可略大于最優(yōu)值。攤鋪水泥要打出方格，按配比計(jì)算出水泥用量，人工攤鋪均勻。路拌機(jī)拌合時(shí)要均勻，并有專人檢查，嚴(yán)禁出現(xiàn)素土和灰團(tuán)。

水泥土拌合完成后，在水泥土初凝前完成鋪填壓實(shí)。鋪料壓實(shí)應(yīng)分段依次施工，按順序保持均衡上升。對(duì)水泥土層與層之間結(jié)合部采取刨毛處理，保證層間結(jié)合牢固。段與段間連接要平順，盡量避免出現(xiàn)接縫。

因天氣或設(shè)備故障造成的接縫，接縫處按臺(tái)階狀搭接，搭接寬度不小于2m、接頭處加強(qiáng)碾壓，保證結(jié)合部位的壓實(shí)度。

當(dāng)壓實(shí)表面出現(xiàn)松散現(xiàn)象時(shí)，需灑水后壓實(shí)，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)壓實(shí)時(shí)，應(yīng)挖出重新鋪填碾壓。

水泥土施工過(guò)程中，質(zhì)量檢測(cè)工作應(yīng)同步進(jìn)行，隨時(shí)檢查控制填土面高程、填土厚度、壓實(shí)遍數(shù)，檢測(cè)填土含水率和干密度，保證水泥土回填滿足設(shè)計(jì)要求。

四、處理效果

小嶺閘地基加固水泥土換填施工結(jié)束后，參建各方聯(lián)合對(duì)水泥土換填施工質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽檢，全部達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定技術(shù)要求，詳見(jiàn)表2。

目前，小嶺攔河閘除險(xiǎn)加固工程已基本完工，經(jīng)過(guò)2014年汛期考驗(yàn)，防滲效果良好。說(shuō)明采用水泥土換填技術(shù)處理砂礫石地基，防止基礎(chǔ)滲漏和砂礫石液化技術(shù)上可行，值得廣泛應(yīng)用■

（作者單位：1.山東省蘭陵縣水利局2777002.淮安市水利資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)有限公司2230053.淮委水利水電工程技術(shù)研究中心233001）