調蓄水池基礎處理措施分析

何雨穎

（山西省漳河水利工程建設管理局，山西 長治 046000）

1 工程概況

山西省辛安泉供水改擴建工程位于山西省長治市，工程主要為長治市9個縣（市、區(qū)）提供生活、工業(yè)用水和農業(yè)灌溉用水。長治支線是辛安泉供水改擴建工程的其中一條輸水線路，它包括管道工程和管線建筑物工程。西旺莊調蓄水池位于西旺莊村，是長治支線管線建筑物之一，為該地用水戶提供儲水空間，方便及時取水。

經勘測，西旺莊調蓄水池地基是典型的濕陷性黃土，地基持力層為低液限粉土，結構較松散，為弱～中等透水層；濕陷系數為0.019～0.142，濕陷起始壓力為4～64 kPa，為輕微～強烈濕陷性土。

2 地基處理方法比選

濕陷性黃土地基的處理方法有很多種，常見的有換填墊層法、擠密法、夯實法、排水固結法等。方案選取時，應根據當地黃土試驗特性、結合經濟、比較施工條件以及是否能就地取材等，選擇合適的施工方案。

2.1 換填墊層法

換填墊層法，是指將地基持力層擬處理的黃土部分或全部挖出，以強度較大的土作填料，或者以其他穩(wěn)定性能好、無侵蝕性的材料作填料進行換填。適用于，地下水位以上的濕陷性黃土層較?。?～3 m）的情況。優(yōu)點是施工簡易，效果顯著，在地基淺層處理或者只有部分濕陷性黃土處理時較常用。缺點則是若土層較厚（超過3 m），則會因加大棄土方量及填料方量而加大成本，不經濟。

2.2 擠密法

擠密法，是指用爆破、沖擊、夯擴等方法成孔，用素土、灰土、水泥等作填料，對深層的待處理土體進行擠密的加固方法?？商幚碛休^厚不良土層的地基，也可處理地下水位以下的地基，適用性較高。

2.3 強夯法

強夯法亦稱動力固結法，是指通過噸級重量的重錘，以一定的落距，對土體施加很大的沖擊能，在土體中產生沖擊波和動應力，因此提高土的強度，降低土的壓縮性，消除濕陷性。適用于地下水位以上，飽和度小于60%的情況。此方法原理直觀易懂，施工簡易，運用廣泛。

2.4 排水固結法

濕陷性黃土影響地基穩(wěn)定的主要原因，是具有濕陷性質的黃土遇水后固結，導致地基發(fā)生沉降，若能提前完成土體固結沉降，那么將大大減少后期地基的沉降。排水固結法就是通過在待處理地基上加載預壓，并配合內部排水措施，加快濕陷性黃土地基的排水、固結，使?jié)裣菪渣S土地基提前基本完成固結沉降，不影響后期承載力的一種方法。適用范圍廣，可適用于各類淤泥質黏土及飽和軟黏土等地基。

2.5 施工方案選擇

考慮到待處理土體厚度，土的飽和度以及經濟適用性等因素，調蓄水池基礎處理采用灰土擠密樁施工。

灰土樁的填料考慮就地取材，其中，土料選用就地挖取的純凈黃土，即有機質含量不超過5%，且不含有其它雜質的黃土，土塊的粒徑不得大于20 mm；將生石灰消解3～4 d后形成的熟石灰粉過篩，篩出粒徑不大于5 mm的石灰粉，作為備選石灰，要求石灰質量不低于Ⅲ級。上述的石灰和黃土以3∶7的比例混合拌和后，夯實進打好的孔里，即成灰土擠密樁。

本次地基處理面積為19829.77m2，灰土樁徑0.4m，樁距1 m，處理至濕陷性黃土界限。

3 灰土擠密樁作用機理與施工要點

3.1 灰土擠密樁作用機理

灰土擠密樁，是用石灰和土按一定比例拌和，在樁孔內加密夯實形成的樁，灰土擠密樁對地基的加固作用體現在兩個方面。

一是化學加固，石灰中的正電鈣離子與黏土中的負電顆粒相互吸附，形成膠體凝聚，伴隨灰土齡期增長，土體的固化作用提高，灰土樁的強度增加，灰土樁與樁間土共同組合而成的復合地基來承載上部的荷載，復合地基的承載能力顯著提高。

二是物理擠密加固，灰土樁擠壓成孔時，對周圍土體有側向擠密作用，其擠密影響半徑一般為1.5～2.0倍的樁孔直徑，擠密效果會在相鄰樁孔擠密區(qū)的交界處相互疊加，樁距越小，疊加效果越顯著。由于受擠密作用的影響，樁間土的密度明顯增加，且趨于均勻，承載能力相比于原來的濕陷性黃土大大提高。

有實驗表明，面積占復合地基20%的灰土樁承受了上部接近一半的荷載，灰土樁本身較高的承載能力，加之被擠密的樁間土較高的承載能力，使得處理后的基礎承載上部荷載的能力能夠達到設計要求。

3.2 灰土擠密樁施工要點

施工前準備：先進行場地平整，并做好臨時排水措施，對影響設備行進的松軟土層進行預壓處理，制樁設備采用HD-D/Z-12液壓步履式擠密灌注打樁機，其外徑為425 mm，夯錘重5 t。

成樁施工：根據圖紙確定并標記每個樁的施工位置，打樁順序，由外圍向內施工。施工至內部時，采用隔排隔行，間隔1～2孔跳打的方式。成孔后立即回填，以防止鄰孔之間互相擠壓造成相鄰孔縮孔或振動坍塌?；彝涟韬喜捎醚b載機拌和，拌和量須根據每日實際用量一次拌制完成，不得使用隔夜灰土，雨天不得進行灰土拌制。樁孔填料前，先進行夯擊，夯擊次數不得少于6次，樁孔內填料要隨填隨夯，嚴格控制夯擊質量。打樁完畢后，將樁頭挖去500 mm，然后鋪設500 mm厚的3∶7灰土墊層，進行分層夯壓，壓實系數不小于0.95，夯壓密實后，再進行下一道工序施工。

4 結語

灰土擠密樁主要是通過分擔原土層荷載及提高原土層承載能力的方法，來提高基礎對上部荷載的承受能力?；彝翗短盍现械耐亮?，在滿足條件的前提下，可以就地取材。影響灰土樁擠密效果的一個重要因素是地基土中的含水量，在含水量達到或接近最佳含水量時，擠密的效果最好。含水量過大、過小都會影響擠密效果，都應采取相應措施。含水量過大時，必須采用套管成孔，成孔后如發(fā)現樁孔縮頸比較嚴重，可在孔內填入干散砂土、生石灰塊或磚渣，稍停一段時間后再將樁管沉入土中，重新成孔；當含水量過小時，則應預先浸濕加固范圍的土層，使之達到或接近最佳含水量。

設計要求基礎處理后，復合地基承載力特征值不小于150 kPa。經測量，成樁后的灰土擠密樁已達到設計要求。