艾蘭布隆干渠水利工程軟地基基礎(chǔ)處理

陳誠

新疆兵團勘測設(shè)計院（集團）有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830000

1 艾蘭布隆干渠水利工程概述

和田河大型灌區(qū)和田縣2018年骨干工程節(jié)水改造二期工程艾蘭布隆干渠（0+000～15+164）位于新疆西南部和田縣色格孜庫勒鄉(xiāng)境內(nèi)，區(qū)域海拔高程1 300～4 500 m。

工程現(xiàn)狀渠道總長度為14.90 km（0.000～14+905段），控制灌溉面積1 926.67 hm2，改造長度15.16 km，設(shè)計流量標(biāo)準(zhǔn)為3.20～1.90 m3/s，加大流量標(biāo)準(zhǔn)為4.00～2.50 m3/s。工程規(guī)模為中級，工程級別為5級（含主要、次要建筑物）。依據(jù)GB50288-99中關(guān)于續(xù)灌方式設(shè)計的方法進行設(shè)計力量計算。計算公式為：

式中：A、q分別為渠道控制灌溉面積、設(shè)計水平年灌水率［（5.49 m3/（s·萬hm2）］，η為灌溉水利用系數(shù)（0.56）。代入數(shù)據(jù)后可以得出設(shè)計力量為1.90 m3/s。加大30%計算后的加大流量為2.50 m3/s。

工程斷面形式為梯形，其中0+000～6+844段，設(shè)計內(nèi)坡坡比為1∶1.5，整治段為0+000～0+302；0+302～14+905段，則在30 cm厚砂礫石防凍墊層設(shè)置的基礎(chǔ)上，選擇C20F150W6現(xiàn)澆混凝土板襯砌，襯砌板厚度為8 cm。進而在邊坡頂部設(shè)置現(xiàn)澆混凝土封頂板，厚度為8 cm，寬度為30 cm。同時改建8座分水閘、1座渡槽、8座農(nóng)橋。

2 艾蘭布隆干渠水利工程軟地基的基礎(chǔ)處理方案

2.1 基礎(chǔ)性質(zhì)分析

工程所在區(qū)域內(nèi)包括洪積扇、坡積裙、山前平原、山間凹地等幾個地貌，地層包括耕土層、淤泥質(zhì)砂層、粉砂層三層。具體巖性如表1。

表1 工程地層巖性表

2.2 基礎(chǔ)處理方案

因工程5+466～15+164段為梯形斷面，全斷面結(jié)構(gòu)為8 cm厚現(xiàn)澆混凝土板打排孔+砂礫石墊層結(jié)構(gòu)形式，而區(qū)域內(nèi)含淤泥質(zhì)砂層，無法作為渠道基礎(chǔ)土層。因此，需要將70 cm的砂礫石換填全線淤泥質(zhì)砂層，換填厚度為2 m，在滿足防凍層厚度要求的同時，降低工程投資。

此外，為避免渠道周邊地下水位過高引發(fā)凍脹破壞、浮力頂托破壞作用，可以選擇梅花狀布孔方法，在現(xiàn)澆混凝土渠底部、渠道邊坡進行排水孔（50 mmPVC管道）布置。相鄰排水孔之間的距離為100 cm，并由渠道外側(cè)朝向渠道中心以1/20縱坡埋入，配合0.50～2.00 cm下濾料以及內(nèi)填充濾料，可以獲得良好的排水效果。

3 艾蘭布隆干渠水利工程軟地基的基礎(chǔ)處理流程

3.1 放線

在基礎(chǔ)處理前，技術(shù)人員可以利用全站儀，結(jié)合干渠設(shè)計橫斷面圖紙，放出路中、邊線、坡腳線。并依據(jù)橫斷面圖紙，利用全站儀、水準(zhǔn)儀，測量換填區(qū)域原地面標(biāo)高，確定所需換填區(qū)域、換填深度。確定后，均勻撒施灰線，規(guī)避超挖、欠挖或漏挖問題。同時每換填一層，技術(shù)人員均需測量放線，避免換填盲目問題出現(xiàn)。

3.2 清廢

在軟地基基礎(chǔ)處理前，負責(zé)基礎(chǔ)處理的人員應(yīng)結(jié)合觸探試驗結(jié)果，結(jié)合清挖平面地圖，利用50 kW推土機、2 m3挖掘機、15 t自卸汽車配合的方式，將建設(shè)基礎(chǔ)面上的雜植土、草皮、樹根完全清除?；A(chǔ)面上清除厚度約30 cm，橫向基礎(chǔ)面清除寬度應(yīng)超過干渠堤兩側(cè)外坡腳50 cm。一般局部廢棄渣土可以臨時堆放在取料區(qū)，其他棄渣則可以運輸?shù)酵亮蠄觥?/p>

3.3 開挖

在清挖平面地圖的幫助下，技術(shù)人員可以利用2 m3挖掘機、15 t自卸汽車配合的方式，開挖軟地基。落實干凈徹底、無死角的原則，必要時利用2臺挖掘機轉(zhuǎn)運裝車，進而利用自卸車將挖出的淤泥質(zhì)砂土運輸?shù)綏壨翀龆逊牛?guī)避周邊環(huán)境污染問題。在整個開挖過程中，技術(shù)人員應(yīng)嚴(yán)格把控干渠底部、邊坡開挖斷面小于設(shè)計斷面，避免超挖、補坡問題出現(xiàn)。

3.4 換填

對于淤泥質(zhì)砂層清除后無水浸泡風(fēng)險的渠段，技術(shù)人員可以在挖除淤泥質(zhì)砂層后，進行砂礫石的回填。干渠段軟土換填選擇流水作業(yè)方式，在推土機的幫助下，沿著垂直于渠道橫斷面的方向，利用進占法，進行運料、上料、平料。

對于淤泥質(zhì)砂層清除后存在水浸泡風(fēng)險的渠段，技術(shù)人員不僅需要選擇水穩(wěn)定性、透水性更加突出的片石，而且需要進行專門排水方案設(shè)計。即以樁號5+466～7+975、11+900～15+164段地下水位超出基礎(chǔ)開挖線的干渠段為對象，填充散拋石，開展抽水強排。強排量需要根據(jù)渠段用水量進行計算。以13+000～13+500段為例，涌水量計算公式如下：

式中：Q為基坑涌水量（m3/d）；k、S分別為土滲透系數(shù)（m/d）、抽水時坑內(nèi)水位下降值（m）；H、R分別為抽水前坑底以上水位高度（m）、降水影響半徑（m），ro、mo分別為假想半徑（m）、從坑底到下臥不透水層距離。代入已知數(shù)據(jù)后，可以得到涌水量，確定排水用設(shè)備。根據(jù)案述工程情況，可以選擇1臺1.10 kW潛水泵外接DNPVC管。

排水處理完畢后，技術(shù)人員可以根據(jù)前述方法進行砂礫石回填。進占法實施時，需要由自卸車從填料場運輸填到基坑所開坡道位置，卸料并通過鏟車向基坑中心方向推料攤平，完成構(gòu)筑物基坑內(nèi)砂礫石填料換填，保證大塊石推至鋪料前沿下部，而細部粒料回填到堆石上部空隙，提高表面平整度。

3.5 碾壓

在首層土方開挖回填砂礫石前，技術(shù)人員應(yīng)密實碾壓基礎(chǔ)底部。首層砂礫石回填后，技術(shù)人員可以依據(jù)每層0.20～0.50 m的標(biāo)準(zhǔn)，沿著干渠線路分層碾壓，具體碾壓次數(shù)、砂礫石鋪筑厚度需要經(jīng)現(xiàn)場試驗確定。一般碾壓用機械為振動壓路機，需要依據(jù)先兩側(cè)后中間的順序，沿縱向相互平行，且橫向接頭壓輪重疊0.45 m±0.05 m，多次碾壓。首次靜止碾壓，隨后逐步由慢速度調(diào)整至快速度、由弱振幅調(diào)整至強振幅，最高行駛速度應(yīng)在4 km/h以內(nèi)，保證無遺漏碾壓、無碾壓死角。碾壓密實標(biāo)準(zhǔn)為砂礫石之間密實狀態(tài)達到標(biāo)準(zhǔn)要求，一般需要振動壓路機連續(xù)碾壓5～6遍。

在每層砂礫石攤鋪前，技術(shù)人員應(yīng)在上次碾壓完畢的砂礫石層灑水，達到砂礫石最佳含水量，并以插旗的方式標(biāo)注渠段換填碾壓情況，避免遺漏或重復(fù)碾壓換填層。在換填層碾壓后，對于與干渠軸線方向呈90°的接縫，技術(shù)人員應(yīng)依據(jù)1∶5的坡度，以斜坡處理方式控制結(jié)合面的平順性。

此外，技術(shù)人員應(yīng)依據(jù)粒徑在0.08 mm以下、重量比小于總重量10%的標(biāo)準(zhǔn)，進行防凍墊層處理。一般需要在自卸汽車的支持下，將砂石料運輸?shù)礁汕?，進而人工鋪筑砂石墊層后密實碾壓。

4 結(jié)語

綜上所述，艾蘭布隆干渠水利工程場地內(nèi)所含的淤泥質(zhì)砂層對整體工程安全穩(wěn)定性造成了威脅。根據(jù)工程場地內(nèi)淤泥質(zhì)砂層厚度小的特點，可以選擇換填法，利用高壓密性的砂礫石將淤泥質(zhì)砂層換填，進而夯實或壓實，達到改善艾蘭布隆干渠水利工程軟地基承載力與要求不符情況的目的。