壩基濕陷性土處理的技術(shù)控制措施

盧占禮

（寧夏回族自治區(qū)水利水電工程局，銀川750001）

壩基濕陷性土處理的技術(shù)控制措施

盧占禮

（寧夏回族自治區(qū)水利水電工程局，銀川750001）

采用夯擊的大能量改變土體結(jié)構(gòu)，使得土體的承載力加強(qiáng)，此法適于土質(zhì)結(jié)構(gòu)不均勻、土質(zhì)情況差的地基，更安全可靠。在寧夏鹽池縣杜窯溝水庫(kù)壩基濕陷性土處理的強(qiáng)夯施工過(guò)程中，采取各項(xiàng)技術(shù)控制措施后，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)對(duì)強(qiáng)夯前后的土性對(duì)比驗(yàn)證了強(qiáng)夯法是一種在濕陷性黃土地區(qū)處理濕陷性較好的技術(shù)。

壩基濕陷；處理的技術(shù)；控制措施

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.033

1 概述

我國(guó)西北大多數(shù)地方的建筑物基礎(chǔ)都修建在黃土層,其中濕陷性黃土的特性是，在上覆土層自重應(yīng)力作用下或者在自重應(yīng)力和附加應(yīng)力共同作用下，因浸水后土的結(jié)構(gòu)破壞而發(fā)生顯著附加變形，屬于特殊土。有些雜填土也具有濕陷性。廣泛分布于我國(guó)東北、西北、華中和華東部分地區(qū)的黃土多具濕陷性。這里所說(shuō)的黃土泛指黃土和黃土狀土。濕陷性黃土又分為自重濕陷性黃土和非自重濕陷性黃土，也有的老黃土不具濕陷性。由于黃土具有其特殊的濕陷性、結(jié)構(gòu)性等性能工程中通常采用強(qiáng)夯法處理地基[1]。強(qiáng)夯的原理就是采用夯擊的大能量改變土體結(jié)構(gòu)，使得土體的承載力加強(qiáng)。強(qiáng)夯的機(jī)理歸納為強(qiáng)夯時(shí)效理論和強(qiáng)夯振動(dòng)波壓密理論[2]。通過(guò)對(duì)某工程強(qiáng)夯前后的土性對(duì)比驗(yàn)證了強(qiáng)夯法是一種在濕陷性黃土地區(qū)處理濕陷性較好的技術(shù)。

2 強(qiáng)夯特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

強(qiáng)夯法和換土法、灰土擠密樁、灰土井樁、灌注樁比較，具有經(jīng)濟(jì)、有效、速度快的優(yōu)點(diǎn)，尤其適于土質(zhì)結(jié)構(gòu)不均勻、土質(zhì)情況差異的地基，更安全可靠[3]。

3 強(qiáng)夯施工方法及控制措施

3.1 主要設(shè)計(jì)指標(biāo)

鹽池縣杜窯溝水庫(kù)壩基屬主壩壩基和庫(kù)盤場(chǎng)地屬Ⅱ～Ⅲ級(jí)自重濕陷場(chǎng)地，自重濕陷量23.8～135mm，濕陷總量355.5～826.5mm，濕陷厚度4.5～9.0m。經(jīng)過(guò)試夯后處理濕陷性效果顯著。

強(qiáng)夯區(qū)黃土狀粉土具Ⅰ-Ⅱ級(jí)非自重濕陷，濕陷性厚度為1.5～9.3m，加固后的壩基，處理深度達(dá)到消除濕陷性的規(guī)范要求，強(qiáng)夯設(shè)計(jì)要求：點(diǎn)夯夯擊能為8000kN·m，夯點(diǎn)布置為4.0m× 4.0m，按3遍布置夯點(diǎn)；主夯2遍，夯擊能插8000kN·m，插夯1遍，夯擊能為4000kN·m，滿夯1遍，夯擊能為2000kN·m。

3.2 強(qiáng)夯施工方法

施工前，上報(bào)專業(yè)分包申請(qǐng)及分包單位的資質(zhì)文件及業(yè)績(jī)，經(jīng)監(jiān)理、業(yè)主審核同意后該項(xiàng)施工任務(wù)進(jìn)行專業(yè)分包。分包單位為寧夏天斧機(jī)械化工程有限公司。

專業(yè)分包單位進(jìn)駐施工現(xiàn)場(chǎng)后，我們要求施工單位編制《強(qiáng)夯施工專項(xiàng)方案》，經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)同意后按方案內(nèi)容組織施工。

3.2.1 施工準(zhǔn)備工作

1）施工前采用裝載機(jī)對(duì)表面進(jìn)行清表處理，清除地表腐殖土，挖除樹根，并進(jìn)行夯擊工作面平整，針對(duì)左右岸坡處強(qiáng)夯作業(yè)，機(jī)械開挖填筑平臺(tái)，確保強(qiáng)夯機(jī)施工作業(yè)。

2）防震設(shè)置

（1）為了保護(hù)人飲管線運(yùn)行安全，在壩體樁號(hào)0+430處開挖防震溝一條，長(zhǎng)度50m，底寬3m，邊坡1：0.75，開挖深度4.2m。

（2）施工過(guò)程中距其他作業(yè)面較近時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)采取有效安全防護(hù)措施，（用安全網(wǎng)圍出施工區(qū)，隔出汽車通道）確保施工順利進(jìn)行。

3.2.2 試夯區(qū)施工

在壩體樁號(hào)0+400處區(qū)域作為試夯區(qū)，面積為20m×25m，該區(qū)按照設(shè)計(jì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)描述濕陷性黃土層厚度為9.3m，為濕陷性最嚴(yán)重區(qū)域。

1)試夯目的

（1）確定2遍8000kN·m主夯及1遍4000kN·m岔夯，2000kN·m滿夯的處理有效深度和場(chǎng)地總夯沉量。

（2）確定最佳單擊夯擊能、夯點(diǎn)布置形態(tài)、夯點(diǎn)間距、夯擊擊數(shù)、夯擊遍數(shù)、間隔時(shí)間等。

（3）確定本場(chǎng)地強(qiáng)夯的施工質(zhì)量控制、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

（4）地基土的不均勻性得到明顯改善。

2）設(shè)備參數(shù)

夯錘尺寸：直徑2.57m，高度1.23m，夯錘重量：49.55t。夯機(jī)主架高度25m，龍門架高度24m。

3）技術(shù)參數(shù)

（1）第一、第二遍主點(diǎn)夯：8000kN·m，鋼錘理論提升高度16.48m，實(shí)際提升高度17m。

（2）第三遍岔夯：4000kN·m，鋼錘理論提升高度8.24m，實(shí)際提升高度9m。

（3）第四遍滿夯：2000kN·m，鋼錘理論提升高度4.12m，實(shí)際提升高度：5m。

圖1 試夯施工流程圖

試夯區(qū)收錘標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）以孔隙壓力達(dá)到峰值后不增長(zhǎng)或增量（△u）很小時(shí)，確定每夯點(diǎn)擊數(shù)；

（2）夯坑周圍地面隆起不大于1/4夯沉量體積；

（3）不因夯坑深度過(guò)深而起錘困難；

（4）最后兩擊平均夯沉量20cm。

5）試夯結(jié)果及檢測(cè)

（1）試夯完成后測(cè)量夯面實(shí)際高程為1445.0m，比夯前地面高程1446.64m降低1.64m，即夯沉量為1.64m。

（2）2014年12月3日委托武漢淺層工程技術(shù)有限公司對(duì)該工程強(qiáng)夯地基進(jìn)行了靜載荷試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和土工試驗(yàn)（報(bào)告編號(hào)JC20141203）。依據(jù)規(guī)范及本次試驗(yàn)要求，本次檢測(cè)共完成靜載荷試驗(yàn)3個(gè)點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)3個(gè)點(diǎn)、強(qiáng)夯處理后地基土濕陷性工程探井3個(gè)并進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。

根據(jù)靜載荷試驗(yàn)結(jié)果分析，3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)地基承載力特征值均為250kPa；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果分析，地基承載力特征值取200kPa；根據(jù)土工試驗(yàn)，經(jīng)上述強(qiáng)夯處理方法后地基土濕陷性已全部消除。根據(jù)試夯成果及結(jié)論，試夯施工參數(shù)可以用于全斷面正式施工。

3.2.3 強(qiáng)夯施工

1）工作區(qū)分區(qū)分片強(qiáng)夯的布置

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的勘察，壩體基礎(chǔ)中間平整，兩邊坡度較大，為了施工安全滿足強(qiáng)夯要求，決定對(duì)壩體左右岸坡進(jìn)行整平、壓實(shí)與庫(kù)底形成梯臺(tái)，共分為3個(gè)夯區(qū)，即庫(kù)底為一個(gè)夯區(qū)、左右岸坡段各一個(gè)夯區(qū)。

2）強(qiáng)夯施工流程

（1）按施工場(chǎng)地，布置第一遍夯點(diǎn)，且偏差不大于10cm；（2）夯機(jī)就位，夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)，測(cè)量夯前錘頂高程并記錄；（3）將夯錘起吊到預(yù)定的高度，等夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測(cè)量錘高程，收錘標(biāo)準(zhǔn)為最后2擊的平均夯沉量不大于20cm；（4）重復(fù)步驟（3），按設(shè)計(jì)規(guī)定的夯擊次數(shù)及收錘標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊；（5）換夯點(diǎn)，重復(fù)上述步驟（2）（3）（4），直至完成第一遍夯點(diǎn)夯擊，推平夯坑填料整平，整平場(chǎng)地計(jì)算夯沉量；（6）布置第二遍夯點(diǎn)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行第二遍夯擊；（7）第二遍點(diǎn)夯施工方法同（2）（3）（4）；（8）第三遍岔夯：同（2）（3）（4）；（9）進(jìn)行滿夯施工；（10）進(jìn)行夯后檢測(cè)。

3）壩體左右岸強(qiáng)夯施工方法

如圖2所示，在虛線位置的邊坡土無(wú)法進(jìn)行有效強(qiáng)夯，為提高夯實(shí)效果，在如圖2所示的位置強(qiáng)夯完成后，將虛線位置挖掉再?gòu)?平臺(tái)虛線位置強(qiáng)夯，順接位置小于等于4m，為了保證工期和質(zhì)量，所有邊坡段強(qiáng)夯均實(shí)行此方法。

圖2 強(qiáng)夯示意圖

3.3 強(qiáng)夯施工控制措施

3.3.1 夯前安全技術(shù)交底

在施工隊(duì)伍進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)后，建立花名冊(cè)，登記個(gè)人信息，在各個(gè)工序的施工過(guò)程中，做好安全技術(shù)交底，做到未交底不能施工，交底不全不能施工。

3.3.2 夯點(diǎn)間距測(cè)量及檢查控制

強(qiáng)夯施工必須按設(shè)計(jì)參數(shù)和強(qiáng)夯工藝進(jìn)行，施工夯點(diǎn)布置偏差不得大于50mm。

每遍夯擊前，應(yīng)對(duì)夯點(diǎn)放線進(jìn)行復(fù)核，夯完后檢查夯坑位置發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)糾正。

3.3.3 夯錘高度檢查

開夯前應(yīng)檢查落距，以確保單擊能量符合設(shè)計(jì)要求，為保證質(zhì)量，在計(jì)算落距高度上增加20～50cm。

3.3.4 夯錘的直徑測(cè)量及檢查

開夯前校核夯錘的直徑，以保證錘重符合設(shè)計(jì)要求。

3.3.5 夯錘落距測(cè)量及檢查

夯擊時(shí)，落錘應(yīng)保持平衡，夯點(diǎn)錯(cuò)位不大于20cm，夯坑底傾斜大于30°時(shí)宜用砂土或碎石將坑底整平后才能進(jìn)行下一擊夯擊。

3.3.6 夯沉量控制

每夯擊1遍完成后，應(yīng)進(jìn)行場(chǎng)地平整和測(cè)量場(chǎng)地標(biāo)高與平均下沉量，再進(jìn)行施工放線及施放夯擊點(diǎn)位，方可進(jìn)行下1遍夯擊，在施工過(guò)程中，對(duì)毀掉的施工夯點(diǎn)標(biāo)樁，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)放，以免丟失。

4 強(qiáng)夯結(jié)果及檢測(cè)

2015年4 月15日至2015年5月10日由業(yè)主委托武漢淺層工程技術(shù)有限公司對(duì)該工程強(qiáng)夯地基進(jìn)行了靜載荷試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和土工試驗(yàn)（報(bào)告編號(hào)JC20150510）。依據(jù)規(guī)范及試驗(yàn)要求，此次檢測(cè)共完成靜載荷試驗(yàn)30個(gè)點(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)55個(gè)點(diǎn)、強(qiáng)夯處理后地基土濕陷性工程探井30個(gè)點(diǎn)并進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)165組。

根據(jù)平板靜載荷試驗(yàn)結(jié)果分析，地基承載力特征值可取200kPa；根據(jù)土工試驗(yàn)，經(jīng)強(qiáng)夯處理方法后地基土濕陷性已全部消除；根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果分析，強(qiáng)夯處理對(duì)地基土加固效果明顯。

【1】趙永和.強(qiáng)夯技術(shù)在濕陷性黃土土壩地基處理中的應(yīng)用[J].人民黃河，2010(9):93-95.

【2】付曉光，薛相濤，閆小兵.強(qiáng)夯技術(shù)在濕陷性黃土路基施工中的應(yīng)用[J].山西建筑，2009(8):132-133.

【3】時(shí)紅蓮，馬如江.強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基的試驗(yàn)研究[J].路基工程，2009(3):156-158.

Control Measures of Treatment to Collapsible Soil of Dam Foundation

LU Zhan-li
(Ningxia Hui Autonomous Region Sinohydro Bureau,Yinchuan 750001,China)

The principle is to change the soil structure by using the high energy of dynamic compaction,so that the bearing capacity of soil is reinforced.This method is suitable for the foundation of un stable and low-level soil,which is more reliable.In the dynamic compaction to the collapsible soil in the construction of dam foundation of Duyaogou reservoir in Yan chi,Ningxia,different control measures are taken.By contrasting the soil property before and after the dynamic compaction in a project,it is proved that dynamic compaction is a good technique to deal with collapsible soil.

collapsible dam foundation;processing technology;control measures

TU745

B

1007-9467（2016）08-0064-02

2016-08-05

盧占禮（1978～），男，寧夏銀川人，工程師，從事水利、市政工程研究。