薛隴平

（1.甘肅省引洮水利水電開發(fā)有限責任公司，730000，蘭州；2.甘肅省引洮工程建設(shè)管理局，730000，蘭州）

一、工程概況

正在建設(shè)中的甘肅省引洮供水一期工程由110.47 km長的總干渠以及總長520 km的干渠、灌溉支渠、城鎮(zhèn)供水管線等構(gòu)成?？偢汕こ桃运矶礊橹饕ㄖ铮矶催B接段建筑物主要為暗渠及渡槽?？偢汕O(shè)計流量32 m3/s，工程年調(diào)水總量 5.5 億 m3。

引洮供水工程線路長，跨地域范圍大，穿越流域多，工程地質(zhì)條件復(fù)雜多變。濕陷性黃土地基多位于一期工程總干渠下段9A～15號隧洞間連接段、干支渠段和二期工程中，一期工程總干渠90%左右的暗渠基礎(chǔ)為濕陷性黃土。暗渠工程地基基礎(chǔ)地層為第四系黃土類土及粉質(zhì)壤土，渠基大多數(shù)位于濕陷性土層中，主要由第四系黃土類土構(gòu)成，所涉及的地層主要為第四系各類松散堆積物，有黃土堆積、河谷及山前盆地堆積兩類，主要由輕粉質(zhì)壤土、砂壤土、粉質(zhì)壤土、風(fēng)積黃土、黃土狀壤土構(gòu)成。這些土質(zhì)的最大工程地質(zhì)問題是濕陷性，濕陷性土層厚度為2.6～15m，總濕陷量 202～1378mm。

二、擠密樁設(shè)計

1.擠密樁方案選擇

根據(jù)地質(zhì)勘察成果和計算，暗渠基底應(yīng)力為85～210kPa，與明渠基底應(yīng)力值50～60kPa相比，增加值較大。其中大部分暗渠基底應(yīng)力已接近或超過地基土的允許承載力，特別是隧洞進出口段的暗渠超出地基土允許承載力值較高。因此，明渠基礎(chǔ)原土翻夯0.5～3.0 m的處理方案已不能滿足要求，必須采取可靠的工程處理措施消除濕陷性，并提高承載力，才能保證渠道建成后的運行安全。經(jīng)參照同類工程濕陷性黃土地基處理的成功經(jīng)驗，并經(jīng)綜合技術(shù)分析，考慮施工簡便快捷、效果可靠等因素，暗渠濕陷性黃土地基處理選用3∶7灰土和2∶8水泥土擠密樁法。

2.主要參數(shù)確定

設(shè)計采用樁體直徑20 cm、中心距40 cm與樁體直徑40 cm、中心距80 cm的兩套擠密樁方案進行比選。根據(jù)投資分析同時考慮到本工程暗渠渠基為帶狀分布，渠基開挖寬度為6～7m，為提高樁間土的擠密效果，最終設(shè)計選用小口徑擠密樁，直徑為20 cm。

根據(jù)相關(guān)規(guī)范和規(guī)程，暗渠擠密樁樁間土平均擠密系數(shù)應(yīng)不小于0.9，擠密樁中心間距選擇40 cm、50 cm及60 cm進行比選。經(jīng)現(xiàn)場打孔試驗，中心距為50 cm和60 cm時樁間土平均擠密系數(shù)均小于0.9，不滿足設(shè)計要求；而中心距為40 cm時樁間土平均擠密系數(shù)大于0.9，滿足設(shè)計要求。因此，擠密樁中心間距采用40 cm，梅花形布置。

采用擠密樁處理主要目的是消除渠基下濕陷性土層的濕陷性并提高承載力。本工程暗渠渠基挖深一般大于5 m，渠基處理的寬度對開挖量影響較大，從減小處理寬度及提高承載力考慮，擠密樁填料采用3∶7灰土和2∶8水泥土，具體為：在山坡及旱耕地受地下水影響較小的渠段采用3∶7灰土，溝谷階地內(nèi)水澆地受灌溉回歸水影響較大的渠段采用2∶8水泥土，同時擠密樁處理深度確定為5 m。

擠密樁施工采用柴油沖擊錘錘擊沉管造孔，導(dǎo)桿式夯填機夯填填料。

三、樁施工工序及方法

1.施工工序

暗渠開挖→地基整平→填料拌和→樁位放線→一序孔開孔→夯填水泥土 （灰土）→三序孔開孔→夯填水泥土 （灰土）→二序孔開孔→夯填水泥土 （灰土）→質(zhì)量檢測→攤鋪水泥土（灰土）墊層→碾壓→質(zhì)量檢測。

2.施工方法

①暗渠開挖。擠密樁頂預(yù)留不小于50 cm保護層，開挖面用推土機整平，然后樁位定點放線，梅花形布置。

②開孔。為保證成孔質(zhì)量，施工機具必須精確就位，開孔深度為5.5 m，每一排孔分三序間隔開孔。

③一序成孔后及時連續(xù)夯填填料?？變?nèi)填料前先檢查是否有塌孔，并將孔周邊虛土鏟除或采用其他材料保護，以防邊土進入孔內(nèi)。本工程填料中的土料采用原位黃土，土料的含水量控制在14%～18%。拌和后填料的含水量在現(xiàn)場可按“一攥成團，一捏即散”的原則進行鑒別?？變?nèi)填料每次下料厚度 30～40cm，先輕夯 3～5 次，然后重夯（夯錘落距不小于60 cm）不少于8次，填料樁長按不小于5.2 m控制。一序完成后按上述方法依次進行三序孔和二序孔的施工，并對樁身灰土和樁間擠密土的干密度、壓實系數(shù)、擠密系數(shù)進行取樣檢測，對達不到要求的地段分析原因，進行補樁。

④碾壓整平。鏟除開挖預(yù)留的50cm保護層（包括超出開挖面的20cm水泥土或灰土樁），鋪2∶8水泥土或3∶7灰土墊層 （按設(shè)計圖要求鋪設(shè)），采用25 t平碾碾壓墊層至暗渠底板下層底弧中心線建基高程，墊層底弧兩側(cè)及不平整部位采用蛙式打夯機夯實，補碾壓3～5遍。

墊層完工后，表面鋪墊20 mm厚的M10水泥砂漿保護層，然后進行暗渠混凝土澆筑施工。

四、處理效果

1.檢測內(nèi)容及方法

（1）復(fù)合地基承載力檢測

本次檢測采用了多樁復(fù)合地基靜載荷試驗方法，每段共進行6個點的多樁復(fù)合地基靜載荷試驗檢測，承壓板采用剛性承壓板，底面積為0.42 m2和 0.56 m2（3 根、4 根灰土或水泥土擠密樁所承擔的處理地基面積），承壓板底標高為樁頂設(shè)計標高。檢測最大加荷量按不小于復(fù)合地基設(shè)計承載力的2倍考慮，具體為3個點的最大加荷量分別為480 kPa和400 kPa（設(shè)計最大加載壓力大于設(shè)計要求壓力值200 kPa的2倍）。

靜載荷試驗檢測采用慢速維持荷載法，即逐級加荷，每級加荷量為預(yù)估最大加荷量的 1/10～1/12（40kPa）。第一級可按2倍分級荷載加荷，每級加荷前后各測一次沉降量，以后每隔30 min測記一次，當1 h內(nèi)沉降量小于0.1 mm時，認為已達到相對穩(wěn)定，即可加下一級荷載，同時觀測每級荷載下復(fù)合地基的下沉量，直至達到預(yù)計最大加荷量（400 kPa、480 kPa）或達到破壞狀態(tài)，然后按每次加荷值的2倍進行分級卸荷至零。

（2）濕陷性及滲透性檢測

檢測的方法是采用現(xiàn)場試坑浸水試驗。在已完成的擠密樁復(fù)合地基上挖浸水坑，并在浸水坑內(nèi)外設(shè)置觀測自重濕陷的深、淺標點。

具體檢測試驗方法是在已完成擠密樁的地基上，挖5 m×5 m的方形浸水坑，坑深度60 cm，坑底鋪設(shè)10 cm厚礫石，并在試坑周邊鋪設(shè)塑料布，防止向外滲水。試坑浸水前，在坑底面布置了孔徑為100～150 mm、孔深為2.0 m的注水孔7個，注水孔間距2 m，梅花形布置，注水孔內(nèi)填滿礫石。為觀測浸水后試坑內(nèi)外地面和深層土的濕陷變形，在坑底中部及同邊對稱設(shè)置5個觀測自重濕陷的深標點，其中3個深標點設(shè)置深度自坑底向下6.0 m，2個自坑底向下3.0 m。在試坑底部，由中心向坑邊4個方向，設(shè)置觀測自重濕陷的淺標點4個；在試坑外沿淺標點方向15 m范圍內(nèi)設(shè)置觀測自重濕陷的淺標點10個，另在距試坑邊緣約30 m處設(shè)置了沉降觀測基準點。試坑內(nèi)浸水后，水頭高度保持40 cm，并測量注入的水量，在浸水過程中，觀測濕陷量、耗水量、浸濕范圍和地面裂縫。濕陷穩(wěn)定可停止浸水，其穩(wěn)定標準為最后5天的平均濕陷量小于1 mm/d。試坑內(nèi)停止浸水后，繼續(xù)觀測不少于10天，且連續(xù)5天的平均下沉量不大于1 mm/d。

2.檢測結(jié)果

（1）多樁復(fù)合地基靜載荷試驗檢測

檢測的3處渠基段，通過多樁復(fù)合地基靜載荷試驗，使用2∶8水泥土和3∶7灰土擠密樁處理過的地基，在天然含水量狀態(tài)下，承載力特征值均達到220～240 kPa，滿足設(shè)計要求。

（2）濕陷性及滲透性檢測結(jié)果

①楊家坪黃土狀粉質(zhì)壤土渠基段：3∶7灰土擠密樁復(fù)合地基試坑浸水試驗共進行22天，其中浸水觀測12天，停水后觀測10天。浸水坑耗水量共計10.39 m3，平均耗水量約0.87 m3/d，按浸水坑面積計算，單位面積耗水量約0.42 t/m2。浸水坑內(nèi)未處理過的深層土自重濕陷量為12.7～16.3 mm；埋深3.0 m的深層土自重濕陷量較小，為 8.9～10.1 mm；試坑坑內(nèi)地面的自重濕陷量為7.1～8.9 mm；坑外地面的自重濕陷量為0.3～3.6 mm。浸水時浸水坑周圍地面浸濕速度很緩慢，浸水停止時，浸濕范圍距浸水坑外邊緣最遠距離為1.23～1.52 m，浸水坑周圍地面在浸水試驗期間未產(chǎn)生地面裂縫。

②香泉輕粉質(zhì)壤土渠基段：2∶8水泥土擠密樁復(fù)合地基試坑浸水試驗共進行26天，其中浸水觀測15天，停水后觀測11天。浸水坑耗水量共計8.61 m3，平均耗水量約0.57 m3/d，按浸水坑面積計算，單位面積耗水量約0.34 t/m2。浸水坑內(nèi)未處理過深層土的自重濕陷量為 15.3～18.0 mm；埋深3.0 m的深層土自重濕陷量較小，為9.4～10.6 mm；試坑坑內(nèi)地面的自重濕陷量為6.6～8.1mm；坑外地面的自重濕陷量為0.3～5.2mm。浸水時浸水坑周圍地面浸濕速度很緩慢，浸水停止時，浸濕范圍距浸水坑外邊緣最遠距離為1.15～1.33m，浸水坑周圍地面在浸水試驗期間未產(chǎn)生地面裂縫。

③馬河黃土狀粉質(zhì)壤土渠基段：3∶7灰土擠密樁復(fù)合地基試坑浸水試驗共進行27天，其中浸水觀測13天，停水后觀測14天。浸水坑耗水量共計11.01m3，平均耗水量約0.85m3/d，按浸水坑面積計算，單位面積耗水量約0.44 t/m2。浸水坑內(nèi)未處理過深層土的自重濕陷量為 17.7～18.8 mm；埋深3.0 m的深層土自重濕陷量較小，為 9.2～10.0 mm；試坑坑內(nèi)地面的自重濕陷量為5.5～7.8 mm；坑外地面的自重濕陷量為 0.3～4.2 mm。浸水時浸水坑周圍地面浸濕速度很緩慢，浸水停止時，浸濕范圍距浸水坑外邊緣最遠距離為 1.47～1.62 m，浸水坑周圍地面在浸水試驗期間未產(chǎn)生地面裂縫。

五、結(jié) 語

通過現(xiàn)場施工和對擠密樁復(fù)合地基處理總體效果的檢測試驗證明，采用樁體直徑20 cm，樁體中心距40 cm，梅花形布置，樁體深度5 m，填料為3∶7 灰土（或 2∶8 水泥土）的小口徑擠密樁，對濕陷性黃土地基進行處理后，效果顯著，可靠有效，既消除了處理深度范圍內(nèi)土層的自重濕陷性，又提高了地基承載力，施工技術(shù)成熟，簡單快捷，處理質(zhì)量能夠保證，對周邊環(huán)境影響較小。同時地基擠密與混凝土澆筑可連續(xù)施工，進度快，干擾少，是適宜采用的地基處理方式。

[1]甘肅省引洮供水一期工程總干渠楊家坪段、香泉段、馬河段暗渠復(fù)合地基工程檢測報告[R].2008.