大厚度自重濕陷性黃土渠基處理技術

摘要：文章以新疆伊犁某中型引水式水電站為例，對大厚度自重濕陷性黃土渠基的設計思路及措施進行探討。希望能夠通過文章分析，對大厚度自重濕陷性黃土渠基處理技術水平的進步與發展提供幫助。

關鍵詞：電站引水渠；自重濕陷性黃土；地基處理；灰土墊層；翻壓

中圖分類號：TU 44文獻標識碼：ADOI編號：10.14025/j.cnki.jlny.2015.11.034

1工程概況

新疆伊犁某電站為引水式電站，工程規模為中型。工程任務是在滿足當地灌溉及人畜飲水及兼顧河道基本流量的前提下，主要以發電為主。電站裝機容量66兆瓦，設計發電流量58.01方立米/秒。電站引水渠總長10.9公里，位于河道右岸Ⅲ、Ⅳ階地，沿階地地面自東向西延，海拔高程1195～1235米。渠線兩側多為耕地、草場。

2工程地質條件

渠基濕陷性黃土為原生黃土，厚度巨大，室內試驗定名低液限粉土，呈土黃色，干燥、稍濕，大孔隙，無層理。天然密度平均值1.45克/方立厘米，含水率平均值6.87%，比重平均值2.69，滲透系數1.52×10-5～9.55×10-5厘米/秒，平均值5.10×10-5厘米/秒，屬弱透水層。天然狀態壓縮系數0.06-0.79MPa-1，平均值0.16 MPa-1，為中等壓縮性土；飽和狀態壓縮系數0.12-1.74MP-1，平均值0.6MPa-1，屬高壓縮性土，由此可見黃土在浸水飽和后壓縮性變大。根據黃土的物理性質參數，綜合確定黃土承載力建議值100kPa。

濕陷性黃土地表20米以內，13米以下濕陷系數多小于0.03，為輕微濕陷性黃土；13米以上濕陷系數多大于0.07，屬自重濕陷性場地，濕陷等級為Ⅱ（中等）———Ⅲ（嚴重）。深度13米以下濕陷起始壓力多大于100kPa，13米以上濕陷起始壓力多小于50kPa。

3濕陷性黃土渠基處理現狀

基于本工程實際情況，選擇灰土擠密法和原土翻夯灰土墊層法兩種方法配合對其予以處理。由于本工程濕陷性黃土深度較大，所以結合本工程實際情況，選擇機械造孔，然后以水泥灰土分層夯實方法予以處理。為了保證黃土濕陷處理質量，樁距布置十分密集，在樁周圖夯填的有效擠密作用下形成了群樁效益，在降低樁周土濕陷性的同時，大大提高了地基承載力度。地基基礎表層3米內濕陷性黃土采取原土翻夯灰土墊層法予以處理，在挖出濕陷土的同時，根據設計按比例對白灰及碎石進行摻入，在白灰最佳含水量狀態下對其進行分層夯填。完成分層夯填后，經核算黃土濕陷變形量小于7厘米符合計劃處理效果。

4渠基濕陷性黃土處理設計思路及措施

4.1處理的原則

對于非自重濕陷性黃土地基上的挖方渠道，由于渠底壓力小于原上覆土體的飽和自重，即使浸水飽和，地基土層也不會產生濕陷。因此，對于該類渠道地基，不必針對地基濕陷性進行處理，僅采取常規的防滲和防沖刷措施即可。

對于所有濕陷性黃土地基上的填方渠道，以及自重濕陷性黃土地基上的挖方渠道，均需針對濕陷特征進行處理。

地基處理應根據建筑物地基土層的濕陷程度、地基的濕陷類型和濕陷等級、濕陷性土層的厚度、地基上部的荷載大小等條件，在保證建筑物安全的前提下，綜合考慮投資、工期以及對周圍環境的影響等因素，選擇技術可行，經濟合理的處理措施。

4.2渠基處理設計思路

就本工程而言，在渠道選線過程中考慮了減小地基上部荷載的需求，該段渠道均為挖方渠道，上部荷載已經不是導致渠基濕陷的主要因素，黃土浸水飽和是地基產生濕陷的主要因素。由于渠基自重濕陷性黃土較厚，完全消除地基土濕陷性難度很大，也不經濟。因此，主要以防滲為主，結合排水，使濕陷性黃土無法達到浸水飽和的條件，并適當對渠基進行原土翻壓處理，即提高了承載力，又減小了地基土的滲透系數，達到防止渠基濕陷的處理效果。

4.3渠基處理措施設計

渠基位于深厚濕陷性黃土地層，如采用完全消除濕陷性的措施，處理難度和投資將很大，渠道斷面設計已考慮為提高渠基穩定性，已采用全挖方斷面，經計算渠道投入運行后渠水及襯砌結構產生的荷載小于渠基黃土發生濕陷的起始壓力，因此渠道荷載不是該段渠道發生濕陷變形的主要問題。該段渠基處理主要考慮加強渠道的防滲設計，以盡可能減少渠道滲漏導致渠基黃土濕陷沉降。具體處理措施采用翻壓+墊層法，對渠基斷面翻夯1.0米，其上設置40厘米厚的灰土墊層，另外結合渠道襯砌做好防滲處理（兩布一膜加砼板的雙防）并做好縱排水設計。

渠道橫斷面設計結構為渠底及邊坡采用10厘米現澆混凝土板+兩布一膜+50厘米厚砂礫石墊層→40厘米厚灰土墊層→1米厚翻壓層→渠基。渠底砂礫石墊層中部處沿渠道縱向埋設排水管，在沿線渠基防滲體以下沿渠線每50米設置一根豎向排水管，排水管豎向延伸至砂礫石層。

5結語

綜上所述，在進行大厚度濕陷性黃土渠基處理與設計時，為了保證處理與設計質量，工作人員必須要保證設計內容與實際情況的充分結合，確保處理設計、方法及具體施工行為能夠符合大厚度濕陷性黃土渠基質量提升作出貢獻，在提升大厚度濕陷性黃土渠基承載力的同時，發揮出其在引水式水電站當中的功能性作用，為引水式水電站的有效建設提供基礎保障。

作者簡介：保國平，本科學歷，新疆兵團勘測設計院（集團）有限責任公司，中級工程師，研究方向：水利水電工程設計。