厄瓜多爾布魯布魯防洪工程水庫(kù)堤壩基礎(chǔ)處理優(yōu)化

莊 建，張學(xué)品

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

1 工程概況

布魯布魯防洪控制工程位于南美洲厄瓜多爾卡尼亞爾省西部瓜亞斯省的東南部，距離瓜亞基爾約140km。布魯布魯防洪工程主要由堤壩改造、防洪河堤、鋼筋混凝土擋墻、水庫(kù)及分洪閘等組成。

布魯布魯河水庫(kù)堤壩總長(zhǎng)7876.99m，由一條主堤和兩條副堤組成。其中主堤長(zhǎng)度為5350m，兩條副堤長(zhǎng)度分別為1070.5m和1456.94m。該結(jié)構(gòu)的目的是對(duì)布魯布魯河在此區(qū)域50年一遇的洪水進(jìn)行暫時(shí)儲(chǔ)存，洪水通過(guò)溢流堰進(jìn)入沉淀區(qū)，經(jīng)過(guò)消能后進(jìn)入水庫(kù)。當(dāng)洪峰結(jié)束且河道水流量小于250m3/s時(shí)，水庫(kù)開(kāi)始通過(guò)渠道排除多余水量，以便接收下次洪峰流量。根據(jù)招標(biāo)文件及設(shè)計(jì)規(guī)范要求，當(dāng)?shù)虊蔚鼗休d力小于10kPa時(shí)，需要對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行強(qiáng)夯處理，以加強(qiáng)基礎(chǔ)承載力。

2 堤壩基礎(chǔ)處理優(yōu)化方案

經(jīng)對(duì)厄瓜多爾當(dāng)?shù)卦O(shè)備物資進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)設(shè)備租賃費(fèi)用大大超出投標(biāo)價(jià)格，且工程量大，不利于成本控制；而且當(dāng)?shù)卮笮驮O(shè)備操作人員水平偏低，施工效率慢，這也不利于施工進(jìn)度控制。因此，水庫(kù)堤壩基礎(chǔ)擬采用基礎(chǔ)換填取代強(qiáng)夯施工。

2.1 原設(shè)計(jì)分析

對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行清表后，地基承載力小于10kPa時(shí)，需要進(jìn)行強(qiáng)夯施工。強(qiáng)夯的目的在于增強(qiáng)地基承載力，減小堤壩成型后的沉降，防止堤壩成型后的滲透和管涌。

2.2 地質(zhì)勘探

由于業(yè)主提供的地質(zhì)探孔資料少，且偏離了堤壩軸線(xiàn)，因此在堤壩征地解決后組織設(shè)備進(jìn)行了地基承載力實(shí)驗(yàn)。地基承載力實(shí)驗(yàn)分為SPT實(shí)驗(yàn)及探坑實(shí)驗(yàn)。SPT實(shí)驗(yàn)原則上在堤壩軸線(xiàn)上間隔500m進(jìn)行一次，深度為15m；探坑實(shí)驗(yàn)在水庫(kù)范圍內(nèi)間隔取樣，深度約為4m。

在陸續(xù)交付的征地中，在堤壩軸線(xiàn)取樣了7個(gè)補(bǔ)充鉆孔(PA1至PA7)和22個(gè)探坑(CDE1至CDE22)，據(jù)此確認(rèn)不需要進(jìn)行強(qiáng)夯。涵蓋了水庫(kù)堤壩、副堤，水庫(kù)庫(kù)區(qū)及沉淀區(qū)。

根據(jù)鉆孔，將堤壩分為兩段，根據(jù)最具代表性的PA3(0+000-2+900)和PA6(2+900-5+400)鉆孔的地層情況進(jìn)行了分析。

給監(jiān)理提交了兩個(gè)對(duì)滑移、沉降、滲透和管涌進(jìn)行穩(wěn)定性分析的文件，分別為一階段文件和二階段文件。一階段文件按設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，二階段文件按現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行分析。在一階段的文件里提供了按強(qiáng)夯后堤壩斷面考慮的分析，在分析中堤壩采用兩種方式回填：一種為設(shè)計(jì)條件，即用料場(chǎng)料摻混50%左右的就地料回填；另一種為純料場(chǎng)料回填。因?yàn)樗畮?kù)堤壩深入原始地面下約2m，因此對(duì)于PA3鉆孔對(duì)應(yīng)的斷面，原始地面高程約為61m，堤壩基礎(chǔ)高程約為59m；對(duì)于PA6，原始地面高程約為62m，堤壩基礎(chǔ)高程約為60m.一階段主要結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 一階段主要結(jié)果統(tǒng)計(jì)

在二階段的文件里，提出引入堤壩下2.5m的改善材料，即用料場(chǎng)材料進(jìn)行基礎(chǔ)換填，根據(jù)PA3鉆孔進(jìn)行的分析。與一階段文件一樣，PA3鉆孔相應(yīng)的斷面原始地面高程約為61m，堤壩基礎(chǔ)高程約為59m；對(duì)于PA6鉆孔，原始地面高程約為62m，堤壩基礎(chǔ)高程約為60m。二階段主要分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 二階段(換填2.5m深)主要分析結(jié)果

2.3 計(jì)劃換填2.5m深

通過(guò)SPT實(shí)驗(yàn)及探坑實(shí)驗(yàn)，對(duì)基礎(chǔ)換填2.5m深的抗滑移、滲透和管涌、沉降進(jìn)行分析，得出的結(jié)果滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求(表2)。

開(kāi)始用純料場(chǎng)料回填，但監(jiān)理、設(shè)計(jì)及業(yè)主出于對(duì)成本的考慮，主張用就地料和河灘料混合后進(jìn)行堤壩填筑，并進(jìn)行就地料填筑試驗(yàn)。試驗(yàn)填筑4段堤壩，壩高1m，組成一個(gè)“口”字形，中間進(jìn)行充水試驗(yàn)。四段堤壩組成材料分別是純料場(chǎng)粘土料、純就地料、50%就地料加50%河灘砂礫石、40%就地料加60%河灘砂礫石。摻混料采用平地機(jī)進(jìn)行混合。

通過(guò)填筑試驗(yàn)施工，證實(shí)四種堤壩形式都滿(mǎn)足抗?jié)B要求，但摻混料抗剪能力差，并且就地料所在處地下水位高，就地料含水量大，需要進(jìn)行晾曬。通過(guò)對(duì)料場(chǎng)的尋找，采用運(yùn)距最近的料場(chǎng)料回填，達(dá)到業(yè)主預(yù)期造價(jià)。因此水庫(kù)堤壩整體采用料場(chǎng)材料回填。

2.4 清表后回填

從節(jié)約成本及施工進(jìn)度考慮，進(jìn)行清表(清除基礎(chǔ)表面腐殖土，厚約30cm～100cm)后即進(jìn)行回填施工的分析。

通過(guò)對(duì)該方案的分析，發(fā)現(xiàn)抗滑移、防滲透及管涌都滿(mǎn)足要求，只有在抗沉降方面稍差，與原設(shè)計(jì)相比，沉降增加了40cm左右。由于設(shè)計(jì)已經(jīng)考慮了堤壩超高1m，預(yù)防可能的沉降，在設(shè)計(jì)考慮的1m之內(nèi)，因此不需要進(jìn)行基礎(chǔ)換填。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)水庫(kù)堤壩基礎(chǔ)處理進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)地質(zhì)試驗(yàn)及對(duì)粘土料場(chǎng)的尋找，布魯布魯防洪控制項(xiàng)目堤壩取消了強(qiáng)夯，所有回填材料均采用料場(chǎng)料，大大加快了施工進(jìn)度，減小了施工成本。實(shí)施后取得了良好的效果，為后續(xù)類(lèi)似項(xiàng)目施工提供了依據(jù)。