強(qiáng)夯地基處理技術(shù)在南水北調(diào)輸水總干渠基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用

【摘要】南水北調(diào)新鄭I標(biāo)輸水總干渠為黃土狀土均一結(jié)構(gòu)。以挖方為主，挖深7～8m，最大挖深11m左右。渠底板主要位于黃土狀中粉質(zhì)壤土中，渠坡主要由黃土狀中粉質(zhì)壤土（alplQ3）和重粉質(zhì)壤土（dlplQ2）構(gòu)成。黃土狀中粉質(zhì)壤土有兩層，上層厚3.5～20.0m，下層一般厚3.0～10.0m，一般具輕微濕陷性，部分具中等～強(qiáng)烈濕陷性，濕陷深度3～6m，濕陷起始?jí)毫?4～133kPa；重粉質(zhì)壤土厚度較大，局部具弱膨脹潛勢(shì)，均不利于渠坡和地基穩(wěn)定。為了增加地基承載力，采用強(qiáng)夯地基處理技術(shù)對(duì)濕陷性黃土進(jìn)行消除濕陷性、增加地基承載力，可為同類型水利工程地基處理參考。

【關(guān)鍵詞】強(qiáng)夯；南水北調(diào)；基礎(chǔ)處理

1、引言

強(qiáng)夯地基處理技術(shù)是法國(guó)梅納（Menard）技術(shù)公司于1969年首創(chuàng)，這種方法是將重錘以一定的落距自由落下給地基以沖擊和振動(dòng)，使地基出現(xiàn)強(qiáng)大的應(yīng)力波，引起土體內(nèi)密度、應(yīng)力、孔隙水壓力等的變化，從而到達(dá)加固地基的目的。本文結(jié)合南水北調(diào)新鄭I標(biāo)總干渠基礎(chǔ)處理，利用強(qiáng)夯地基處理技術(shù)進(jìn)行濕陷性黃土狀土基礎(chǔ)增加地基承載力、消除濕陷性的成功應(yīng)用，對(duì)強(qiáng)夯地基處理技術(shù)在濕陷性黃土狀土基礎(chǔ)處理中的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)。

2 、工程概況

南水北調(diào)新鄭南I標(biāo)，標(biāo)段為樁號(hào)SH115+348.7～SH120+500，長(zhǎng)度5.15km，以挖方為主，挖深7～8m，最大挖深11m左右。渠底板主要位于黃土狀中粉質(zhì)壤土中，渠坡主要由黃土狀中粉質(zhì)壤土（alplQ3）和重粉質(zhì)壤土（dlplQ2）構(gòu)成。黃土狀中粉質(zhì)壤土有兩層，上層厚3.5～20.0m，下層一般厚3.0～10.0m，一般具輕微濕陷性，部分具中等～強(qiáng)烈濕陷性，濕陷深度3～6m，濕陷起始?jí)毫?4～133kPa；重粉質(zhì)壤土厚度較大，局部具弱膨脹潛勢(shì)，均不利于渠坡和地基穩(wěn)定。

3、強(qiáng)夯試驗(yàn)?zāi)康?/p>

目的是驗(yàn)證初定的強(qiáng)夯施工參數(shù)，恰當(dāng)?shù)剡x擇夯點(diǎn)間距、每點(diǎn)擊數(shù)和夯擊遍數(shù)。夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)：按現(xiàn)場(chǎng)試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，且應(yīng)同時(shí)滿足系列條件：

⑴ 強(qiáng)夯最后兩擊的平均夯沉量不大于5cm，重夯最后兩擊的平均夯沉量宜為1～2cm；

⑵ 夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起；

⑶ 不因夯坑過深而發(fā)生起錘困難。

4 、施工前的準(zhǔn)備工作

4.1 強(qiáng)夯機(jī)具的選擇

4.1.1 夯錘的選擇

根據(jù)規(guī)范規(guī)定該試驗(yàn)宜采用圓形錘或多邊形錘，因圓形錘印易于重合，本工程擬選擇圓形錘；本工程夯錘直徑2.5m，選擇夯錘重20t（2000KN.m），為鑄鋼材料，吊環(huán)為φ50mm，中心為φ300mm排氣孔。

4.1.2 起重機(jī)的選擇

擬投入50t噸履帶式起重機(jī)兩臺(tái)，采用自動(dòng)脫鉤裝置，起重能力大于1.5倍錘重，最大落距為15m。

4.1.3 自動(dòng)脫鉤裝置

50t履帶式起重機(jī)采用自動(dòng)脫鉤裝置。拉繩一端固定在鎖柄上，另一端穿過轉(zhuǎn)向滑輪固定在臂桿底部橫軸上，當(dāng)夯錘起吊到預(yù)定高度時(shí)，開鉤繩隨即拉緊，而脫鉤裝置開啟，夯錘脫鉤下落。同時(shí)可保證每次夯擊落距相同。

4.2 試驗(yàn)區(qū)選擇

試驗(yàn)區(qū)的初擬位置如下表所示：

4.3 強(qiáng)夯試驗(yàn)的技術(shù)參數(shù)

強(qiáng)夯法加固地基要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況、工程的具體要求和施工條件進(jìn)行試驗(yàn)，通過試驗(yàn)確定有關(guān)技術(shù)參數(shù)，包括錘重、落距、夯擊點(diǎn)布置及間距、夯擊遍數(shù)、兩遍之間的間隔時(shí)間、平均夯擊能、加固深度等（通過室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定土的干密度和濕陷系數(shù)）。根據(jù)本標(biāo)段實(shí)際地質(zhì)情況，強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)設(shè)計(jì)初定強(qiáng)夯參數(shù)為：?jiǎn)螕艉粨裟?000KN.m。

施工過程中應(yīng)嚴(yán)格控制夯錘的起吊高度（第一、二遍為15m，第三遍為5m）、夯擊點(diǎn)布置及間距（第一遍正三角布置，間距6.5m，第二遍夯點(diǎn)在第一遍夯點(diǎn)之間布置）、夯擊遍數(shù)（每遍均為10擊）、間隔時(shí)間為3周。

4.3.1 錘重及夯擊點(diǎn)布置

本工程依據(jù)實(shí)際情況，選定錘重20t。本工程屬大面積強(qiáng)夯，依據(jù)設(shè)計(jì)要求試驗(yàn)擬采用正三角型布點(diǎn)方式，強(qiáng)夯夯錘直徑為2.5m。根據(jù)規(guī)范[JGJ79-2002]規(guī)定，強(qiáng)夯地基采用夯錘中距為夯錘直徑的2.5～3.5倍，正三角形布置第一遍夯點(diǎn)本試驗(yàn)取夯錘中距6.5m，第二遍夯點(diǎn)在第一遍夯點(diǎn)之間布置，第三遍滿堂布置、夯印搭接1/3錘徑。

強(qiáng)夯施工區(qū)夯點(diǎn)布置示意圖見圖4.3-1。

4.3.2 夯擊擊數(shù)和夯擊遍數(shù)

強(qiáng)夯擊數(shù)每遍10擊的夯擊參數(shù)，消散期為3周，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線。

5、強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土的幾點(diǎn)體會(huì)

⑴強(qiáng)夯法和換土法、灰土擠密樁、灰土井樁、灌注樁比較，有其獨(dú)特的優(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。更重要的是強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土地基是最經(jīng)濟(jì)、最有效、速度快的一種方法。

⑵ 樁孔的布置為三角形或梅花形

⑶ 由于強(qiáng)夯法在施工過程中，重錘下落時(shí)（約隔3min）要產(chǎn)生持續(xù)0.50，1s的地基振動(dòng)。這種震波對(duì)鄰近一定范圍內(nèi)的建筑物是沒有損傷的。但其產(chǎn)生的噪音對(duì)附近居民有一定的影響，以適于建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的公害控制值75dB作為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，那么施工地點(diǎn)應(yīng)離開住宅50m以外為宜。

6、結(jié)語

強(qiáng)夯法不僅能提高地基土的強(qiáng)度，降低其壓縮性，還能改善抗振動(dòng)液化的能力和消除土的濕陷性，因此適用于處理南水北調(diào)總干渠濕陷性黃土地基。

作者簡(jiǎn)介：王偉偉（1982-），男，陜西長(zhǎng)武人，項(xiàng)目部工程部主任，助理工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作；