壩基濕陷性土處理的技術控制措施

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構，使得土體的承載力加強，此法適于土質(zhì)結構不均勻、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壩基濕陷性土處理的強夯施工過程中，采取各項技術控制措施后，經(jīng)過試驗對強夯前后的土性對比驗證了強夯法是一種在濕陷性黃土地區(qū)處理濕陷性較好的技術。

壩基濕陷；處理的技術；控制措施

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

1 概述

我國西北大多數(shù)地方的建筑物基礎都修建在黃土層,其中濕陷性黃土的特性是，在上覆土層自重應力作用下或者在自重應力和附加應力共同作用下，因浸水后土的結構破壞而發(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、結構性等性能工程中通常采用強夯法處理地基[1]。強夯的原理就是采用夯擊的大能量改變土體結構，使得土體的承載力加強。強夯的機理歸納為強夯時效理論和強夯振動波壓密理論[2]。通過對某工程強夯前后的土性對比驗證了強夯法是一種在濕陷性黃土地區(qū)處理濕陷性較好的技術。

2 強夯特點及優(yōu)勢

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

3 強夯施工方法及控制措施

3.1 主要設計指標

鹽池縣杜窯溝水庫壩基屬主壩壩基和庫盤場地屬Ⅱ～Ⅲ級自重濕陷場地，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)過試夯后處理濕陷性效果顯著。

強夯區(qū)黃土狀粉土具Ⅰ-Ⅱ級非自重濕陷，濕陷性厚度為1.5～9.3m，加固后的壩基，處理深度達到消除濕陷性的規(guī)范要求，強夯設計要求：點夯夯擊能為8000kN·m，夯點布置為4.0m× 4.0m，按3遍布置夯點；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 強夯施工方法

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

專業(yè)分包單位進駐施工現(xiàn)場后，我們要求施工單位編制《強夯施工專項方案》，經(jīng)監(jiān)理批準同意后按方案內(nèi)容組織施工。

3.2.1 施工準備工作

1）施工前采用裝載機對表面進行清表處理，清除地表腐殖土，挖除樹根，并進行夯擊工作面平整，針對左右岸坡處強夯作業(yè)，機械開挖填筑平臺，確保強夯機施工作業(yè)。

2）防震設置

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

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

3.2.2 試夯區(qū)施工

在壩體樁號0+400處區(qū)域作為試夯區(qū)，面積為20m×25m，該區(qū)按照設計地質(zhì)結構描述濕陷性黃土層厚度為9.3m，為濕陷性最嚴重區(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地總夯沉量。

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

（3）確定本場地強夯的施工質(zhì)量控制、檢驗標準。

（4）地基土的不均勻性得到明顯改善。

2）設備參數(shù)

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

3）技術參數(shù)

（1）第一、第二遍主點夯：8000kN·m，鋼錘理論提升高度16.48m，實際提升高度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，實際提升高度：5m。

圖1 試夯施工流程圖

試夯區(qū)收錘標準如下：

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

（2）夯坑周圍地面隆起不大于1/4夯沉量體積；

（3）不因夯坑深度過深而起錘困難；

（4）最后兩擊平均夯沉量20cm。

5）試夯結果及檢測

（1）試夯完成后測量夯面實際高程為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有限公司對該工程強夯地基進行了靜載荷試驗、標準貫入試驗和土工試驗（報告編號JC20141203）。依據(jù)規(guī)范及本次試驗要求，本次檢測共完成靜載荷試驗3個點、標準貫入試驗3個點、強夯處理后地基土濕陷性工程探井3個并進行室內(nèi)試驗。

根據(jù)靜載荷試驗結果分析，3個試驗點地基承載力特征值均為250kPa；根據(jù)標準貫入試驗結果分析，地基承載力特征值取200kPa；根據(jù)土工試驗，經(jīng)上述強夯處理方法后地基土濕陷性已全部消除。根據(jù)試夯成果及結論，試夯施工參數(shù)可以用于全斷面正式施工。

3.2.3 強夯施工

1）工作區(qū)分區(qū)分片強夯的布置

經(jīng)過現(xiàn)場的勘察，壩體基礎中間平整，兩邊坡度較大，為了施工安全滿足強夯要求，決定對壩體左右岸坡進行整平、壓實與庫底形成梯臺，共分為3個夯區(qū)，即庫底為一個夯區(qū)、左右岸坡段各一個夯區(qū)。

2）強夯施工流程

（1）按施工場地，布置第一遍夯點，且偏差不大于10cm；（2）夯機就位，夯錘對準夯點，測量夯前錘頂高程并記錄；（3）將夯錘起吊到預定的高度，等夯錘脫鉤自由下落后，放下吊鉤，測量錘高程，收錘標準為最后2擊的平均夯沉量不大于20cm；（4）重復步驟（3），按設計規(guī)定的夯擊次數(shù)及收錘標準，完成一個夯點的夯擊；（5）換夯點，重復上述步驟（2）（3）（4），直至完成第一遍夯點夯擊，推平夯坑填料整平，整平場地計算夯沉量；（6）布置第二遍夯點，在規(guī)定的時間內(nèi)進行第二遍夯擊；（7）第二遍點夯施工方法同（2）（3）（4）；（8）第三遍岔夯：同（2）（3）（4）；（9）進行滿夯施工；（10）進行夯后檢測。

3）壩體左右岸強夯施工方法

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

圖2 強夯示意圖

3.3 強夯施工控制措施

3.3.1 夯前安全技術交底

在施工隊伍進入施工現(xiàn)場后，建立花名冊，登記個人信息，在各個工序的施工過程中，做好安全技術交底，做到未交底不能施工，交底不全不能施工。

3.3.2 夯點間距測量及檢查控制

強夯施工必須按設計參數(shù)和強夯工藝進行，施工夯點布置偏差不得大于50mm。

每遍夯擊前，應對夯點放線進行復核，夯完后檢查夯坑位置發(fā)現(xiàn)偏差及時糾正。

3.3.3 夯錘高度檢查

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

3.3.4 夯錘的直徑測量及檢查

開夯前校核夯錘的直徑，以保證錘重符合設計要求。

3.3.5 夯錘落距測量及檢查

夯擊時，落錘應保持平衡，夯點錯位不大于20cm，夯坑底傾斜大于30°時宜用砂土或碎石將坑底整平后才能進行下一擊夯擊。

3.3.6 夯沉量控制

每夯擊1遍完成后，應進行場地平整和測量場地標高與平均下沉量，再進行施工放線及施放夯擊點位，方可進行下1遍夯擊，在施工過程中，對毀掉的施工夯點標樁，應及時進行補放，以免丟失。

4 強夯結果及檢測

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有限公司對該工程強夯地基進行了靜載荷試驗、標準貫入試驗和土工試驗（報告編號JC20150510）。依據(jù)規(guī)范及試驗要求，此次檢測共完成靜載荷試驗30個點、標準貫入試驗55個點、強夯處理后地基土濕陷性工程探井30個點并進行室內(nèi)土工試驗165組。

根據(jù)平板靜載荷試驗結果分析，地基承載力特征值可取200kPa；根據(jù)土工試驗，經(jīng)強夯處理方法后地基土濕陷性已全部消除；根據(jù)標準貫入試驗結果分析，強夯處理對地基土加固效果明顯。

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

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

【3】時紅蓮，馬如江.強夯法處理濕陷性黃土地基的試驗研究[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。