強(qiáng)夯法在渠道濕陷性基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用

羅 蓉

(新疆伊犁河流域開(kāi)發(fā)建設(shè)管理局，烏魯木齊 830000)

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強(qiáng)夯法在渠道濕陷性基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用

羅 蓉

(新疆伊犁河流域開(kāi)發(fā)建設(shè)管理局，烏魯木齊 830000)

文章介紹了新疆地區(qū)中強(qiáng)濕陷性低液限粉土特性，以及高夯擊能處理低含水粉土的施工方案，通過(guò)實(shí)例說(shuō)明強(qiáng)夯法可以消除或減弱渠道基礎(chǔ)的濕陷性，從而保證了施工質(zhì)量，同時(shí)為其他類(lèi)似渠道工程提供了參考。

強(qiáng)夯法；低液限粉土；濕陷性；地基

1 工程概述

新疆地區(qū)濕陷性土層類(lèi)型除常規(guī)風(fēng)積黃土外，洪積粉土也存在中強(qiáng)濕陷性。BA輸水干渠工程位于天山北坡，總長(zhǎng)128.802km，工程等級(jí)為大(1)型1等工程，設(shè)計(jì)流量為60m3/s，加大流量為68m3/s，灌溉面積約7.2萬(wàn)hm2，渠道最高填方為23m。該渠道62+680-95+730段基礎(chǔ)為洪積粉土，均具有濕陷性，除具有常規(guī)的黃土特點(diǎn)外，還有分布厚度較大，天然含水量低、密度小等特性，對(duì)工程運(yùn)行危害極大，已經(jīng)成為制約水利工程建設(shè)的重要因素。

2 工程地質(zhì)條件

北山坡段渠道沿線(xiàn)多為“雞爪子”溝地形，濕陷性土大部分為第四系上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)沖洪積(Q3-4al+pl)的低液限粉土、含砂低液限粉土，少部分為粉土質(zhì)砂，屬次生黃土，主要分布在沖溝底和兩岸邊坡上,土層厚度為5-20m不等。北山坡渠段分布的細(xì)粒土共13段，累計(jì)總長(zhǎng)度約26.245km，均具有一定的濕陷性。通過(guò)大量的地勘及濕陷試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，其中低液限粉土、含砂粉土粒徑0.075-0.005mm占40%-96.7%，平均值67%；<0.005mm占0.1%-17.5%，平均值7.5%；比重2.69-2.71，平均值為2.70；液限20.6%-30%，平均值為23.6%；塑限12-21.3%，平均值為14.9%；塑性指數(shù)7.4-9.7，平均值為8.75；天然含水率為1.3%-13%，其平均值為5.2%。干密度1.3-1.6g/cm3，平均值1.4g/cm3；孔隙比為0.65-1.08，平均值0.85；飽和壓縮系數(shù)av0.1-0.3=0.11-0.595MPa-1，壓縮模量Es0.1-0.3=3.28-11.31MPa，屬中等-高壓縮性土；滲透系數(shù)為1.6×10-3-2×10-4cm/s，屬中等-弱透水層。

濕陷系數(shù)δs隨著土層加深逐漸變小，由強(qiáng)濕陷性土逐漸變?yōu)橹械葷裣?、輕微濕陷、非濕陷土層，以75+000為界隨渠道樁號(hào)增大而濕陷性呈逐漸減弱的趨勢(shì)。根據(jù)濕陷性系數(shù)判別方法及本工程處理原則，濕陷系數(shù)δs>0.03時(shí)，即中-強(qiáng)濕陷需進(jìn)行處理。

3 地基處理方案

濕陷性土常用地基處理方法有擠密樁法、強(qiáng)夯法、翻填法、換填砂礫石法等，根據(jù)本工程特點(diǎn)、處理要求、工期、材料設(shè)備及投資等方面綜合分析，因強(qiáng)夯法具有設(shè)備單一、進(jìn)度快、費(fèi)用較低等特點(diǎn)，最終選擇強(qiáng)夯法處理方案。

3.1 強(qiáng)夯主要參數(shù)

強(qiáng)夯法是由履帶式起重機(jī)將重錘提升至一定高度，使其自由下落夯擊地基土體，以達(dá)到消除基礎(chǔ)濕陷性提高承載力的加固方法。

3.1.1 處理范圍的確定

經(jīng)地勘及室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，北山坡區(qū)粉土多具有濕陷性，有非自重濕陷，也有自重濕陷。為保證渠道工程安全運(yùn)行和正常使用，必須對(duì)濕陷性土進(jìn)行處理，提高地基承載力，渠道地基中—強(qiáng)濕陷性土處理深度2-7m，最大達(dá)9.5m。強(qiáng)夯處理寬度平均為50m，在施工和計(jì)算工程量時(shí)以填筑坡腳線(xiàn)位置為界限。

根據(jù)試夯振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及沿線(xiàn)建筑物布置，安全防護(hù)距離控制在30-50m，<安全距離的區(qū)域采用翻填法。

3.1.2 夯擊能、夯錘重量和落距

根據(jù)建筑規(guī)范及現(xiàn)場(chǎng)試夯確定單擊夯擊能對(duì)應(yīng)的土層厚度，并且在夯后進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，當(dāng)濕陷系數(shù)δs<0.015時(shí)判定為濕陷性消除，詳見(jiàn)表1。

表1 不同濕陷性土厚度采用的夯擊能

單擊夯擊能為夯錘重與落距的乘積，即為E=gWh，E為夯擊能，g為重力加速度9.8kg/N，W為夯錘重，h為落距。例如試夯點(diǎn)78+520處濕陷性處理深度6m，夯擊能7000KN.m，天然含水率10%-16%，夯錘重量38.5t，錘底直徑2.6m，提升高度18.6m，點(diǎn)夯8擊即可滿(mǎn)足最后兩擊平均夯沉量<20cm的規(guī)范要求[1]。

為減少夯擊擊數(shù)和夯擊遍數(shù)，且能按要求消除濕陷性，應(yīng)堅(jiān)持重錘+大落距的選擇原則。一般夯錘重為10-40t，落距為8-20m，當(dāng)單擊夯擊能越大，加固效果越好。同時(shí)應(yīng)考慮濕陷厚度，含水率，夯錘材質(zhì)及尺寸、起重設(shè)備、施工條件等綜合確定。點(diǎn)夯夯擊數(shù)由最后兩擊的平均沉降量和每遍夯擊總擊數(shù)最小值確定，見(jiàn)表2。

表2 強(qiáng)夯施工記錄表(點(diǎn)夯)

3.1.3 強(qiáng)夯方案布置

原始地面清表后進(jìn)行強(qiáng)夯分區(qū)，當(dāng)強(qiáng)夯基面坡度>20%時(shí)，應(yīng)先整平成坡比為1∶2，高為1m，寬度<12m的若干臺(tái)階。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析，采用2遍點(diǎn)夯+1遍滿(mǎn)夯，一般情況點(diǎn)夯8擊加滿(mǎn)夯3擊即可滿(mǎn)足要求。滿(mǎn)夯采用小間距小夯擊能以提高2m以?xún)?nèi)土體的密實(shí)度，夯擊能采用2000kN·m，夯點(diǎn)搭接1/4錘徑[2]。第1、2遍夯點(diǎn)的間距均為7.5m×7.5m，正方形布置；第2遍夯點(diǎn)布置在第1遍相鄰的4個(gè)夯點(diǎn)中間；夯點(diǎn)整體呈梅花形布置，詳見(jiàn)圖1。

強(qiáng)夯作業(yè)流程：測(cè)量場(chǎng)地標(biāo)高→平整場(chǎng)地→夯點(diǎn)定位放線(xiàn)→夯機(jī)就位→測(cè)夯點(diǎn)高程→記錄每擊夯沉量→完成第1遍點(diǎn)夯→平整場(chǎng)地→完成第2遍點(diǎn)夯→滿(mǎn)夯→取樣試驗(yàn)→夯后場(chǎng)地標(biāo)高→清除表層松土→聯(lián)合驗(yàn)收→渠道填筑。

根據(jù)強(qiáng)夯規(guī)范及生產(chǎn)性試夯驗(yàn)證和優(yōu)化，所有夯擊完成后間歇7d進(jìn)行土樣取樣及檢測(cè)。點(diǎn)夯之間、點(diǎn)夯與滿(mǎn)夯之間只需間隔0.5d用以平整場(chǎng)地。

3.1.4 強(qiáng)夯檢測(cè)

根據(jù)規(guī)范及強(qiáng)夯處理技術(shù)要求，夯后每1000m2布置檢測(cè)點(diǎn)(探坑)1個(gè)，探坑必須布置在強(qiáng)夯夯點(diǎn)之外。每個(gè)探坑取樣深度為整個(gè)濕陷土層，并深入非濕陷土層1m，沿垂直方向每隔1m取樣5組，通過(guò)室內(nèi)土工試驗(yàn)測(cè)定土樣干密度、濕陷系數(shù)，見(jiàn)表3。

表4 地基土體性能指標(biāo)(夯后)

分析結(jié)果說(shuō)明：

1)地基強(qiáng)夯加固后土體的濕陷系數(shù)為0.003-0.014，均<0.015，說(shuō)明該土體濕陷性均已消除。

2)壓縮系數(shù)減小，說(shuō)明土體的壓縮性減小。

3)密度和壓縮模量增大，說(shuō)明土體越來(lái)越堅(jiān)硬，越難壓縮。

5 總 結(jié)

在新疆地區(qū)，濕陷性土層是影響渠道安全運(yùn)行的重要因素之一，要引起高度重視，在基礎(chǔ)處理時(shí)采取有效措施進(jìn)行施工。強(qiáng)夯施工要求提出之前進(jìn)行了詳細(xì)地勘，摸清了土的濕陷特點(diǎn)，通過(guò)試夯確定了施工參數(shù)，為大面積展開(kāi)強(qiáng)夯施工做了充分的準(zhǔn)備。以安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用、施工簡(jiǎn)單為原則，選定強(qiáng)夯加翻填的綜合處理方案，來(lái)提高渠道基礎(chǔ)施工質(zhì)量及運(yùn)行管理期的安全。

[1]陜西省計(jì)劃委員會(huì)，中華人民建設(shè)部.GB50025—2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].北京：中華人民建設(shè)部，2004.

[2]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.JGJ79—2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京：中華人民共和國(guó)建設(shè)部，2002.

Application of Dynamic Consolidation Method in Treating Collapsible Channel Foundation

LUO Rong

(Xinjiang Yili River Watershed Development & Construction Management Bureau，Urumchi 830000，China)

This paper introduced the characteristics of low liquid limit silt with high collapsibility in Xinjiang area，and described the construction scheme of using high dynamic consolidation to treat the low liquid silt. A case was used to show that high dynamic consolidation method might eliminate or reduce the collapsibility of channel foundation，so as to guarantee the construction quality，meanwhile，supplying references for similar channel projects.

dynamic consolidation；low liquid limit silt；collapsibility；foundation

1007-7596(2017)04-0128-03

推廣應(yīng)用

2017-03-14

羅蓉(1982- )，女，新疆沙灣人，工程師，研究方向?yàn)樗こ坦芾怼?/p>

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