殷佳霞，陳紅其，徐 威

(1.中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)西南電力設(shè)計(jì)院，四川成都 610021;2.中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，四川成都 610072)

1 工程地質(zhì)條件

印度尼西亞某電廠位于印度尼西亞Banten省Tangerang市，首都雅加達(dá)北西約80km的爪洼海(Java)西海岸，場(chǎng)地表層由①1層極其軟弱的淤泥及淤泥質(zhì)粘土組成，滲透系數(shù)為9.47×10－7cm/s，該層厚度為3～28m，在引、排水明渠區(qū)域淤泥層厚度均10m以上，其力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)參見(jiàn)表1。場(chǎng)地地震設(shè)防烈度較高，屬8度地震區(qū)，存在軟土震陷問(wèn)題，應(yīng)采取有效措施，消除軟土地基震陷影響。

表1 ①1層土體力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

2 引、排水明渠設(shè)計(jì)方案

引水明渠總長(zhǎng)約720m，排水明渠總長(zhǎng)約2 120m，渠深約5－6m，設(shè)計(jì)結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，采用真空預(yù)壓+混凝土護(hù)坡梯形明渠、PC樁+鋼筋混凝土矩形明渠、板樁支護(hù)矩形明渠等三方案進(jìn)行綜合比選。

2.1 引、排水明渠方案比較

2.1.1 真空預(yù)壓+混凝土護(hù)坡梯形明渠

利用真空壓力(設(shè)計(jì)真空度80kPa)和覆水2m(20kPa)進(jìn)行預(yù)壓。引、排水明渠總長(zhǎng)約2.8km，所處位置由相互連通的網(wǎng)格狀魚(yú)塘組成，地質(zhì)條件極差。采用真空預(yù)壓目的是:使該區(qū)域的物理力學(xué)參數(shù)大大提高，能直接大開(kāi)挖，大開(kāi)挖邊坡不小于1∶1.5～1∶2.0，無(wú)需支護(hù)即可開(kāi)挖形成穩(wěn)定的永久邊坡，安全系數(shù)大于1.15。護(hù)坡做法為土工布+袋裝碎石+混凝土面板，護(hù)底做法為土工布+碎石墊層+混凝土面板。在進(jìn)行真空預(yù)壓地基處理時(shí)，務(wù)必控制好處理的范圍和質(zhì)量。必須選段進(jìn)行試開(kāi)挖，觀察其穩(wěn)定性，確保穩(wěn)定后再大規(guī)模施工。該方案總費(fèi)用4 945萬(wàn)元。

2.1.2 PC樁+鋼筋混凝土矩形明渠

鋼筋混凝土矩形明渠置于PC樁基礎(chǔ)上。先在淤泥上填素土擠淤，使之能滿足施工機(jī)具在上作業(yè);然后施工PC樁，樁長(zhǎng)約20m，深至③層硬塑粘性土;再根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)采用竹樁或椰子木打入支護(hù)，開(kāi)挖施工鋼筋混凝土明渠。該方案安全可靠，渠道置于樁基上，解決了淤泥土承載力不足的問(wèn)題，但是，該方案工期長(zhǎng)，造價(jià)高，不經(jīng)濟(jì)。該方案總費(fèi)用8 660萬(wàn)元。

2.1.3 板樁支護(hù)矩形明渠

溝道開(kāi)挖時(shí)，采用板樁作支護(hù)，板樁同時(shí)也作為溝道側(cè)壁。先在淤泥上填素土擠淤，使之能滿足施工機(jī)具在上作業(yè);然后施工鋼筋混凝土板樁，樁長(zhǎng)約12m;板樁施工完成后，板樁上端設(shè)有冠梁和支承梁作為上部支承，再進(jìn)行溝道開(kāi)挖，溝道底部采用土工布+碎石+混凝土面板作法，混凝土面板兼作板樁下部支承。該方案永臨結(jié)合，施工速度也相對(duì)較快，但板樁支護(hù)的造價(jià)高。該方案總費(fèi)用10 924萬(wàn)元。

2.2 方案比較

由上可以看出，真空預(yù)壓+混凝土護(hù)坡梯形明渠方案加荷快、工效高、工期短，施工管理方便，無(wú)需堆載材料，本工程又缺少土源，該方法具有優(yōu)勢(shì)，且造價(jià)較其他兩個(gè)方案經(jīng)濟(jì)很多。所以經(jīng)綜合比較，推薦真空預(yù)壓+混凝土護(hù)坡方案。

3 引、排水明渠地基處理方案

引、排水明渠地基處理采用真空+覆水聯(lián)合預(yù)壓地基處理方案。

3.1 施工技術(shù)參數(shù)

本工程引、排水明渠采用真空+覆水聯(lián)合預(yù)壓地基處理方法。按照中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JTJ250－98)《港口工程地基規(guī)范》的規(guī)定，真空預(yù)壓的穩(wěn)定卸載標(biāo)準(zhǔn)為:

(1)平均固結(jié)度達(dá)到80%以上。

(2)真空度維持在0.08MPa的條件下，沉降速率連續(xù)5～10天小于或等于2mm/d。施工技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 施工技術(shù)參數(shù)

3.2 施工技術(shù)

(1)清除表層飽和流塑淤泥土，一般為魚(yú)塘底表層淤泥。由于該層淤泥似水似土，清淤難度極大，實(shí)際施工時(shí)，改為填土擠淤。

(2)砂墊層鋪設(shè)。填土擠淤結(jié)束后，鋪設(shè)一層土工布及砂墊層后，插板機(jī)仍可直接在上面工作。部分區(qū)域砂墊層厚度小，插板機(jī)難以直接在上面工作。針對(duì)這種情況，可采取如下施工措施:①增加一層竹網(wǎng)，竹網(wǎng)規(guī)格:60cm×60cm;竹子直徑:6～7cm。②竹網(wǎng)上面增加一層土工布，主要有兩個(gè)作用:一是可以保證竹網(wǎng)受力均勻，起到保護(hù)竹網(wǎng)的作用;二是可以防止因?yàn)樯皦|層過(guò)薄導(dǎo)致泥漿溢出，從而降低砂墊層的滲透性，見(jiàn)圖1。

圖1 墊層設(shè)計(jì)

(3)塑料排水板施工。

(4)預(yù)壓安裝。①板頭處理:為避免排水板頭刺破真空膜，影響密封性能，應(yīng)在排水板施工后對(duì)板頭進(jìn)行埋設(shè)處理，保證板頭下彎并埋入砂層中不少于10cm;②臥管鋪設(shè):采用網(wǎng)格狀設(shè)置，行間距6m，縱間距約20m，離密封溝1.5m，采用PVC管外包土工布濾膜，臥管應(yīng)埋入砂層中10～20cm;③清理場(chǎng)地:為避免場(chǎng)地地表不均勻或者砂層面有尖銳石塊刺破真空膜，應(yīng)在鋪設(shè)土工布前對(duì)場(chǎng)區(qū)進(jìn)行整平、清理;④土工布鋪設(shè):200g編織土工布，搭接不少于15cm，滿鋪，機(jī)器縫合;⑤真空膜鋪設(shè):兩層，14絲，安設(shè)膜下真空表和出膜器時(shí)應(yīng)保證密封;⑥圍堰:為保證覆水預(yù)壓效果，圍堰高2.5m。覆水圍堰在覆水前應(yīng)鋪設(shè)一層防滲膜，防止覆水期間圍堰長(zhǎng)期浸泡引起漏水，威脅圍堰安全穩(wěn)定，保持穩(wěn)定的覆水高度。⑦密封溝:真空膜邊應(yīng)人工踩入淤泥30cm以上，并用粘土密封;

(5)預(yù)壓運(yùn)行。①運(yùn)行前對(duì)真空泵需進(jìn)行調(diào)試;②利用3～7天穩(wěn)步提升真空度，平均穩(wěn)壓真空度應(yīng)達(dá)到90kPa以上;③如發(fā)現(xiàn)漏氣應(yīng)及時(shí)采取措施補(bǔ)救;④同時(shí)滿足下列條件，可以終止真空運(yùn)行:連續(xù)十天每天沉降量小于2mm;根據(jù)實(shí)際沉降曲線推測(cè)固結(jié)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

(6)覆水預(yù)壓。在保證密封完好、真空度滿足要求的前提下，可以開(kāi)始覆水，覆水2.0m，加強(qiáng)信息化施工的控制，以及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)。

3.3 引、排水明渠的地基處理效果分析

3.3.1 地基真空預(yù)壓處理前后物理力學(xué)指標(biāo)

地基處理前①1的物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1，地基承載力特征值fak=30kPa。

地基處理后①1的物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表3，地基承 載力特征值為fak=110kPa。

表3 ①1層土體力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)(地基處理后)

從真空預(yù)壓處理前后的物理力學(xué)指標(biāo)對(duì)比看:

(1)承載力特征值指標(biāo)大大提高，從30kPa提高到110kPa，大大方便施工機(jī)具的作業(yè)，真空預(yù)壓處理后鋪一層素土，即可走挖掘機(jī)、推土機(jī)等重型施工機(jī)具;

(2)Cuu即三軸不固結(jié)不排水剪內(nèi)聚力指標(biāo)提高較多，從8.8kPa提高到13kPa，保證了小于5m的邊坡開(kāi)挖，大大提高了邊坡穩(wěn)定性;

(3)φuu即三軸不固結(jié)不排水剪內(nèi)摩擦角，也有一定提高。

(4)引、排水明渠為軟性結(jié)構(gòu)，可以適應(yīng)一定的沉降變形，真空預(yù)壓處理后，消除了軟土地基震陷影響。

3.3.2 邊坡穩(wěn)定分析比較

本文采用瑞典圓弧法和Bishop法對(duì)真空預(yù)壓前后的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析:

(1)瑞典圓弧法:

(2)Bishop法:

其余符號(hào)同上式。

(3)邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)對(duì)比表。從表4可以看出，真空預(yù)壓處理效果較好的區(qū)域，邊坡的安全系數(shù)有較大提高，直接大開(kāi)挖可形成穩(wěn)定永久邊坡，大大降低了工程成本。

表4 邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)對(duì)比

4 結(jié) 論

本工程由于廠區(qū)布置的特殊性，引、排水明渠很長(zhǎng)，總長(zhǎng)接近3km，同時(shí)，場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件惡劣，綜合考慮印尼當(dāng)?shù)氐氖┕l件和能力，在施工便捷和經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)引、排水明渠的設(shè)計(jì)及施工方案進(jìn)行了分析比較，得到如下結(jié)論:

(1)對(duì)于非常軟的軟黏土地基，采用堆載預(yù)壓法施工更難，所用時(shí)間更長(zhǎng)，真空預(yù)壓加固法是行之有效的地基處理方法。經(jīng)真空預(yù)壓處理后的地基承載力可達(dá)80kPa以上，結(jié)合碎石換填，可作為一般建筑物地基土。地基土C、φ值明顯提高，在真空預(yù)壓的范圍和效果達(dá)到預(yù)期效果的情況下，小于5m的基坑開(kāi)挖可不進(jìn)行支護(hù)，8m以內(nèi)的軟土可得到較大的改善。對(duì)于深度在這個(gè)范圍內(nèi)的溝渠、基坑開(kāi)挖，在方便施工、縮短工期和減少工程造價(jià)方面有很顯著的作用。

(2)在經(jīng)過(guò)真空預(yù)壓處理后，土體在80kPa真空壓力的作用下，100d固結(jié)度基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，觀測(cè)的地面沉降接近約為軟土厚度(或處理厚度)的10%，對(duì)于減小工后沉降有很顯著的作用，更好的滿足了各類溝、管道和建(構(gòu))筑物對(duì)于沉降差的要求。

(3)真空預(yù)壓法軟土地基處理應(yīng)注意:處理邊界應(yīng)超出明渠或基坑的開(kāi)挖邊界一定距離;一次處理范圍應(yīng)適當(dāng)大些，可增加覆水覆土效果。