南水北調工程漳古段永年縣段濕陷性黃土強夯處理

張福泉

（中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林 長春 130021）

1 工程概況

南水北調中線干線工程漳河北至古運河南段，以冀豫交界處的漳河北為起點，到達石家莊市區的古運河南，全長238 km。該標段為其中的永年縣段，位于河北省永年縣，為永年縣段設計單元。樁號為 61+168～79+360(其中 76+607～77+537為河渡槽段，另外單獨成標)，全長17.262 km，共布置左排建筑物11個。

該段總干渠位于太行山東麓與華北平原的接壤地帶，渠段通過平原、崗地、丘陵地貌單元，以平原和丘陵為主。地層成因上為沖洪積、湖積交替帶。地下水埋藏深度一般在地表8 m以下。

1）樁號 66+850～68+000 段，上部為 Q33黃土狀壤土，厚度2.0～4.7 m，分布于地表，底面高程75.1～84.4 m，其下Q1粘土、壤土，夾粉砂透鏡體，揭露厚度13.3 m。

2）樁號 68+000～69+700 段，上部為 Q33黃土狀壤土，厚度8.3～16.8 m，分布于地表，底面高程67.4～74.1 m，即自地表至渠底以下5 m均為黃土狀壤土。

3）樁號 69+700～70+347 段，為 Q33黃土狀壤土，厚度 3.8～9.5 m，底面高程 81.6～85.5 m，其下為Q1礫砂，厚度2.0～4.5 m。Q33黃土狀壤土濕陷系數δs=0～0.094，局部具輕微～中等濕陷性。

設計方案對渠道及建筑物地基中的濕陷性黃土進行強夯處理，設計參數初選為：

1）渠道地基處理深度6～7 m，點夯夯擊能3000 kN·m，點夯2遍，夯點的夯擊次數按現場試夯得到的夯擊擊數和夯沉量關系曲線確定，并應滿足最后兩擊的夯沉量不大于200 mm，夯坑周圍不發生過大隆起。低能量夯擊1遍，要求處理后的地基消除濕陷性。

2）建筑物地基基礎以下處理深度4.5～8 m，點夯夯擊能4000 kN·m，點夯3遍，低能量滿夯2遍。要求處理后的地基消除濕陷性，而且地基承載力不低于200 kPa，壓縮模量不低于18 MPa。

該文僅以渠道強夯為例進行簡述。

2 強夯試驗

根據設計要求，為保證強夯施工質量，并合理選擇夯錘重量、落距等參數，施工中分：進行強夯試驗（由于試驗區在渠道內，因此該試驗與生產相結合，也為生產性試驗）；進行強夯施工。

1）選擇了4個試驗區，即渠道樁號68+786-68+876區間為A試驗區；渠道樁號69+366-69+466區間分別為B試驗區（渠道右側）和C試驗區（渠道左側）；渠道樁號69+667-69+757區間為D試驗區。以上各試驗區的詳細位置及面積結合現場情況確定，試夯區面積不小于400 m2。

2）夯前檢測。夯前檢測室內土工試驗指標：天然含水量、天然密度、比重、飽和度、天然孔隙比、液限、塑限、塑性指數、壓縮系數、壓縮模量、抗剪強度、濕陷系數、滲透系數、顆粒組成百分比。

3）施工機械及配套設備。32 t履帶式起重機1臺，50 t履帶式起重機3臺，推土機1臺，夯錘若干。夯錘參數如表1所示。

4）試夯方案。

a）A試驗區。夯擊能3000 kN·m點夯，選用3號錘錘重18.6 t，落距不少于16.2 m，主夯點間距4.7 m×4.7 m，正方形布置，單點擊數7～10擊。再進行下一個點依此類推完成主夯點施工。然后推平夯坑，待間隔規定時間后，進行次夯施工。次夯點布置在主夯點正方形中間。以同樣的方式和施工參數完成次夯點的施工。推平夯坑后用夯擊能1000 kN·m滿夯，滿夯選用2號錘錘重14 t，落距不少于7.2 m，壓1/3夯錘的滿夯一遍，該試驗區完成。

表1 試夯夯錘參數

b）B試驗區。夯擊能3000 kN·m點夯，選用4號錘錘重19.5 t，落距不少于15.4 m，主次夯點間距4.6 m×4.6 m，正方形布置。滿夯選用1號錘錘重10 t，落距不少于10 m，其他參數和工藝過程同A試驗區。

c）C試驗區。夯擊能3000 kN·m點夯，選用5號錘錘重22 t，落距不少于13.7 m，主次夯點間距5 m×5 m，正方形布置。滿夯選用2號錘錘重10 t，落距不少于10 m，其他參數和工藝過程同A試驗區。

d）D試驗區。夯擊能3000 kN·m點夯，選用6號錘錘重21 t，落距不少于14.3 m，主次夯點間距5 m×5 m，正方形布置。滿夯選用2號錘錘重14 t，落距不少于7.2 m，其他參數和工藝過程同A試驗區。

5）現場試夯。于7月25日—8月13日進行了現場強夯試驗，試夯過程中，為確保試夯質量，夯點結束標準采用了規范的要求：即最后兩次夯擊夯沉量不大于50 mm。

6）夯后檢測。強夯現場試驗完成后，于9月15日—25日，對強夯區分層取樣檢測，檢測結果表明，強夯后7 m的深度范圍內濕陷性黃土濕陷系數0.001～0.014，均小于0.015的界限值，依據GB50025-2004《濕陷性黃土地區建筑規范》有關規定，該土層已不具有濕陷性。因此，試驗達到了預期目的。

3 強夯施工

根據試驗，強夯施工選用的技術參數，見表2。

表2 強夯施工參數選擇

按照表2參數進行了強夯施工，強夯后，按照規定，進行了取樣檢測，共取樣962件，結果表明，強夯處理后，濕陷性黃土的濕陷系數0.001～0.014，均小于0.015的界限值，消除了濕陷性，滿足規范要求。

4 問題探討

1）兩遍夯擊的間隔時間。為了確定合理的間隔時間，施工中，選擇了間隔 14，7，3～4 d 進行對比，結果顯示3種時間間隔下，第二遍夯擊夯沉量基本相同，即超靜孔隙水壓力已消散完成，這和滲透系數指標是吻合的，因此選擇了間隔時間為3～4 d。最終檢測結果表明，所選擇的時間間隔滿足超靜孔隙水壓力消散的要求。

2）夯擊震動影響。為保護距夯點最近150 m的建筑物，強夯試驗時在測區內布置了監測點分別為150，50，15 m，檢測震動波速。監測數據顯示，距夯點10 m時質點水平最大震速為6.69 mm/s，質點垂直最大震速為10.45 mm/s，50 m時質點水平最大震速為4.57 mm/s，質點垂直最大震速為4.29 mm/s，150 m時未檢測到震動。因此，該夯擊能下對150 m以外的建筑物基本無影響。

5 結語

強夯試驗、強夯施工后的檢測結果說明，對該段渠基存在的濕陷性黃土進行強夯處理達到了消除濕陷性的目的，按照試驗選定的夯錘重、夯錘外形、落距、夯點夯擊次數、夯擊遍數、夯點間距等技術參數進行施工滿足了設計及規范要求，可以作為類似工程施工的參考。

［1］GB50025-2004，濕陷性黃土地區建筑規范［R］.

［2］JGJ79-2002,建筑地基處理技術規范［R］.