北疆引水干渠濕陷性黃土基礎處理方案選擇

張 翔

（新疆水利水電勘測設計研究院，新疆烏魯木齊 830000）

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北疆引水干渠濕陷性黃土基礎處理方案選擇

張 翔

（新疆水利水電勘測設計研究院，新疆烏魯木齊 830000）

【摘 要】北疆引水干渠局部地段為濕陷性黃土，須因地制宜選擇合理經濟的處理方法，以消除渠道基礎因濕陷性黃土引起沉降給工程帶來的危害。本文結合北疆引水干渠陶瓷廠段工程實例，介紹了渠道濕陷性黃土基礎的處理方案選擇，可供同類工程參考。

【關鍵詞】濕陷性黃土；基礎；處理

1　工程概況

北疆引水干渠全長127.142km，設計引水流量為68.0m3/s。其中明渠段長116.492km，隧洞段長7.331km。干渠工程主要由輸水明渠、渠系建筑物（閘、涵）、隧洞、輸水涵洞、輸水渡槽、退水系統、防洪系統及伴渠道路等組成。

北疆引水干渠右側是陶瓷廠，左側是高速公路，陶瓷廠段渠線基礎為濕陷性黃土，為了不影響附近已建的高速公路和排洪渠，該段渠道設計為矩形明槽。

2　濕陷性土段地形、地質條件

陶瓷廠矩形槽段，全長1.4km，其中有80m距陶瓷廠較近。該段地形較為平坦，東高西低，高程為660～653m，高速公路圍欄至排洪渠坡腳下20～30m。

根據最新地質資料，該段地層巖性主要為第四系上更新統沖洪積層（Q3a1＋p1）低液限粉土夾含砂粉土；濕陷起始壓力為18～38kPa，屬非自重濕陷性場地，局部為自重濕陷性場地；濕陷等級為Ⅰ（輕微）、Ⅱ（中等），局部為Ⅲ（強烈）。低液限粉土干密度1.38～1.51g/cm3，飽和快剪c＝17.8～19.6kPa，φ＝22.5°～24°，壓縮系數av0.1 -0.3＝0.465～0.675MPa-1，壓縮模量Es0.1 -0.3＝2.91～3.89MP，屬中等—高壓縮性土，中等—弱透水層。

3　濕陷性土基礎處理方案比選

此段矩形槽距離已運行的高速公路、排洪渠及陶瓷廠廠房較近（最近處僅2m左右），若采取常用的浸水法、擠密法或夯實法等濕陷性土處理方法，施工時均會影響到附近的建筑物。本文初擬了三個方案，方案一:矩形槽基礎旋噴樁地基處理；方案二:渡槽方案；方案三:矩形槽基礎加強止水＋地基翻填法。

3.1方案一:矩形槽基礎旋噴樁地基處理

3.1.1矩形槽結構布置

矩形槽由進口漸變段、槽身段、出口消力池和出口連接渠四部分組成。槽身段全長1290m，縱坡1/1000，斷面尺寸b×h＝5m×4.1m，底板襯厚0.7～0.5m，邊墻襯厚0.7～0.5m；拉桿間距2.5m，斷面尺寸b×h＝0.3m×0.5m，長5m。矩形槽左、右側設置人行便道，寬2m，路堤頂比矩形槽頂低4.1m，與槽底板高程齊平布置，槽基及路堤采用料場土料填筑，壓實度P≥0.96，基礎換填沙礫石墊層厚度60cm，相對緊密度Dr≥0.80。

3.1.2 地基處理

地基處理采用旋噴樁法，該方法是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆至土層預定深度后，用高壓把漿液或水從噴嘴中噴射出來，形成噴射流沖擊破壞土層，達到與原位軟土的充分混合，發生等離子交換和團粒化反應，形成穩定的、具有一定強度的樁體或墻體，與周圍土體一起組成半柔半剛性復合地基，使地基承載力得以明顯提高，變形得以變小，從而達到抑制地基沉降的目的。

通過對單樁承載力和樁體強度的計算:選用直徑0.5m的旋噴樁，采用以水泥漿為主劑，摻入少量外加劑的噴射方法，矩形槽段輕微濕陷性下限為7～9m，為達到處理的目的，旋噴樁樁長取9.2m，伸入承臺0.2m。旋噴樁采取梅花形（三角式）布置，孔間距1.9m，旋噴樁分塊與上部結構分塊相對應，承臺為鋼筋混凝土結構，厚0.5～0.85m，矩形槽共布置旋噴樁4260根，斷面型式如圖1所示。

圖1　旋噴樁地基處理詳圖（單位:mm）

3.2 方案二:渡槽

該方案采用渡槽取代矩形槽橫跨濕陷性黃土段，渡槽布置于原渠線矩形槽范圍內，總長度為1400m，其中進口扭面段30m，進、出口連接段各15m，槽身段1340m。渡槽建筑物主要由槽身、支承結構（蓋梁和立柱）、進出口連接段、進口扭面段、河道恢復段五部分組成。

渡槽采用預應力鋼筋混凝土簡支梁矩形帶拉桿槽身結構，單跨跨度為20m，共67跨。各跨布置1孔矩形梁槽身，槽身凈寬5.0m，凈高3.7m，總高度為4.1m，邊墻與底板連接處設置500mm×500mm貼角，槽身兩端采用盆式橡膠支座支承。拉桿間距2m，尺寸B×H＝500mm×400mm，槽身段采用C50F300W8鋼筋混凝土。渡槽側墻兩側縱向各布置4道預應力鋼絞線。

渡槽下部結構（槽墩）采用雙柱框架頂部蓋梁的支撐型式，由蓋梁、立柱、灌注樁組成。全線共布置136根灌注樁，每根立柱直徑1.5m，高3～5m；蓋梁高1.75m，長7.8m；基礎采用灌注樁基礎，單樁直徑1.5m，深入地面以下18～22m，樁柱中心間距5.5m，凈距4.0m，兩樁間設寬1.0m、高1.5m連系梁，梁頂與地面清基線平齊。臺帽及蓋梁采用C40鋼筋混凝土，立柱采用C35鋼筋混凝土，基礎采用C30F200W6混凝土，如圖2所示。

圖2　渡槽方案地基處理詳圖（單位:mm）

3.3方案三:加強止水＋地基翻填法

根據地質成果，此段濕陷性土層厚度較厚，達5～9m，中強濕陷性土層厚度2～4m，局部6m（此段渠線距高速較遠），若對整個濕陷性地基均進行翻填處理，勢必會影響到高速及排洪渠的運行安全。本方案采取對一定深度內濕陷性土進行翻填處理，但必須將中強濕陷性土完全處理，所剩余的弱—微濕陷性土層不處理，其完全浸水飽和所產生的沉降變形可通過適應變形能力強的銅片止水及減小不均勻變形的墊梁加以解決。由于渠線距高速及排洪渠較近，經計算，大部分渠段基礎開挖后能夠滿足臨時邊坡穩定，局部渠段需采取土釘固坡的穩定措施。

3.3.1矩形槽結構布置

矩形槽結構布置同方案一，斷面型式如圖3所示。

圖3　矩形槽翻填法地基處理詳圖（單位:mm）

3.3.2地基處理

地基處理采取翻填法，將基礎下面的濕陷性黃土全部或部分挖出，晾干處理，在其含水率接近最優含水量條件時分層夯實或碾壓。68＋008～68＋350段中—強濕陷下限3～6m，處理3～6m，未處理弱—微濕陷土層厚1～3m；68＋350～68＋545段中—強濕陷下限3～3.5m，處理3.5m，未處理弱—微濕陷土層厚1～2m；68＋545～68＋980段中—強濕陷下限3～4m，處理4m，未處理弱—微濕陷土層厚2～3m；68＋980～69＋408段中—強濕陷下限2～3m，處理3m，未處理弱—微濕陷土層厚2～4m。

3.3.3未處理弱—微濕陷性土層沉降計算及處理措施

飽和狀態下弱—微濕陷土層的沉降量計算公式:

Δs＝h×β×δs

式中 h——濕陷性土的厚度，mm；

β——修正系數，弱—微濕陷性土位于地面以下3～8m，考慮該段渠道的重要性，在此取1.5；

δs——濕陷系數，輕微濕陷系數為0.015～0.03。

表1　各段未處理弱—微濕陷土層浸水飽和狀態下總沉降量

從表1可以看出:未處理的弱—微濕陷性土層總平均沉降量為34～135mm，采用鼻高為10cm銅片止水完全能夠適應基礎濕陷變形，為減小地基不均勻沉降變形以協調相鄰兩段的沉降變形，相鄰矩形槽之間設置墊梁結構。

3.4方案比選

根據上述擬定的方案，分別從施工條件、施工難易程度、安全可靠性、工程量以及投資等方面進行比較，如表2所列。

表2　陶瓷廠矩形槽段濕陷性土處理方案比選

以上比較分析可知，方案三施工條件好，簡單易施工，施工工期最短，安全可靠且投資最少，因此采用矩形槽加強止水＋地基翻填法方案。

4　結 語

經綜合比選，對于該段渠道來說，矩形槽加強止水＋地基翻填法是施工簡單、工期較短、安全可靠及投資較少的一種處理方案。■

參考文獻

GB 50025—2004濕陷性黃土地區建筑規范［S］.

DO l:1O.16616/j.cnki.11-4446/TV.2O16.O2.OO3

Selection of northern Xinjiang water diversion main canal collaPsible loess foundation treatment scheme

ZHANG Xiang
（Xinjiang Water Conservancy and HydroPower Survey and Design Institute，Urumqi830000，China）

Abstract：Loca1sections of northern Xinjiang water diversion main cana1main1y be1ong to co11apsib1e 1oess.Rationa1and economic treatmentmethods shou1d be se1ected according to 1oca1condition，thereby e1iminating damage on the project due to subsidence in channe1 foundation because of co11apsib1e 1oess.In the paper，project examp1e of northern Xinjiang water diversion main cana1 in ceramics factory section is combined for introducing treatment scheme se1ection of channe1 co11apsib1e 1oess foundation，thereby providing reference for simi1ar projects.

Key words：co11apsib1e 1oess；foundation；treatment

中圖分類號：TV223

文獻標志碼：B

文章編號：1005-4774（2016）02-0008-05