南水北調中線潮河段地基處理技術

黃 寶 德，　王 永 平

(1.中國人民武裝警察部隊 水電第七支隊，湖北 武漢　430200；2.中國人民武裝警察部隊 水電第三總隊，四川 成都　611130)

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南水北調中線潮河段地基處理技術

黃 寶 德1，王 永 平2

(1.中國人民武裝警察部隊 水電第七支隊，湖北 武漢430200；2.中國人民武裝警察部隊 水電第三總隊，四川 成都611130)

南水北調中線工程是我國特大型跨流域調水工程，其中潮河段設計單元總長45.847 km。根據潮河段的地質結構狀況，為確保工程地基穩固，設計單位在沿線分別采用強夯、擠密砂石樁、CFG樁、水泥土填筑等措施對地基進行加固處理。介紹了潮河段地基處理采用的相關技術。

南水北調；潮河段；地基處理

1　工程概況

南水北調中線一期工程是我國特大型跨流域調水工程，其輸水總干渠自湖北省丹江口水庫的陶岔，經河南、河北兩省到達北京市，全長1 274 km，一期工程年調水量約95億m3。

潮河段設計單元總長45.847 km，其中建筑物長603 m，明渠長 45.244 km。根據南水北調中線潮河段的地質結構狀況，為確保工程地基穩固，設計單位在沿線分別采用強夯、擠密砂石樁、CFG樁、水泥土填筑等措施對地基進行加固。

強(重)夯、擠密砂石樁、土擠密樁的目的是為了處理濕陷性黃土或砂土液化問題。CFG樁(水泥粉煤灰碎石樁)、水泥土填筑則是為了提高地基承載力。通過加固處理，取得了良好效果。

2　所采取的地基處理技術

2.1強夯施工

(1)施工要求。強夯主要對渠道142+755～143+790段及梅河倒虹吸進出口貼坡段濕陷性黃土進行加固處理。單擊夯擊能有2 000 kN·m和3 000 kN·m兩種。施工時保證強夯點位偏差不大于5 cm，夯錘保持垂直，其傾斜度不大于30°，嚴格控制夯錘提升高度和夯實遍數，以保證渠堤基礎中砂壤土干密度≥1.65 g/cm，砂層相對密度大于0.7。

錘重及夯擊點布置：強夯夯點為三角形布置，間距5.5 m。強夯參數：先用單擊夯擊能3 000 kN·m，錘重20 t，底面直徑2.5 m，落距15 m；夯擊擊數及遍數：采取10 擊3 遍，第一遍夯點按正三角形布置，中距6.5 m，第二遍夯點在第一遍夯點之間布置，第三遍滿堂布置，最后一遍夯錘落距可降低至4～6 m。各遍夯擊間隔3～4周。

(2)強夯施工中易出現的問題。施工中易出現的問題：夯擊次數不足、落距不夠，夯錘落地時不平穩造成錯位或坑底傾斜過大等。為此，制定的預防措施為：①強夯開始時檢驗夯錘起吊點是否處于重心。②夯擊時落錘應保持平穩，夯位正確。如錯位或坑底傾斜過大，及時用壤土將坑底整平重新夯擊。③嚴格控制最后兩擊的平均沉降量。夯擊土坑下陷深度用水準儀測量控制，必要時進行整平。

(3)強夯質量控制。①測量放樣時，用測量儀器按照施工圖紙準確放出主要控制點，用鋼卷尺放樣布孔，夯擊點位偏差小于5 cm。②夯擊時夯錘保持垂直，傾斜度不大于30°。③施工過程中按設計要求檢查每個夯點的夯擊次數和每擊的夯沉量。④強夯參數及夯后地基的物理力學指標必須符合設計要求。當強夯后達不到設計要求時，應補夯或采取其他補救措施。⑤強夯后，將地基土的物理力學指標檢驗安排在強夯完工半個月后進行。檢驗的物理力學指標：干容重、濕陷系數、承載力和壓縮模量。按施工圖紙或監理人指示進行標貫和探坑檢查，檢查頻度 為 每1 000～

2 000 m2取樣一組，各測一孔一坑。

2.2擠密砂石樁施工

(1)施工要求。擠密砂石樁樁徑為0.6 m，樁間距2 m，正三角形布置，深入非液化層0.5 m，采用DZ75型振動錘，套管直徑為550 mm配活瓣樁尖進行施工。施工時樁位水平偏差不大于0.3倍套管外徑，套管垂直度偏差不大于1%。

砂石樁填充材料含泥量不大于5%，最大粒徑不大于50 mm，施工前進行成樁擠密試驗以確定樁間距、測定樁間土的液化，施工時由外向內施工，均勻分布，逐步加密，及時夯填。

(2)擠密砂石樁施工工藝。施工工序見圖1。

圖1　擠密砂石樁施工工序圖

(3)擠密樁施工易出現的問題：樁體傾斜、點位偏移、成孔深度不夠、孔徑不足、出現空樁、斷樁、填料質量差等。為此，制定的預防措施為：①每根樁施工前嚴格控制樁機沉管的豎直度達到規范要求。②對測量已放點的位置進行圈點固定保護,不得私自移動。③嚴格按照設計圖紙要求控制每根樁的成孔深度，施工前做好相應的標記，配合質檢人員及監理人員做好復核檢查。④嚴格控制碎石料最大粒徑不大于40 mm、含泥量不大于5%的要求。

2.3水泥粉煤灰碎石樁施工

為解決建筑物基礎地震液化問題，在倒虹吸進口漸變段、檢修閘、管身斜坡段、節制閘及出口漸變段等部位基礎設置直徑500 mm的水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)進行處理。

2.3.1施工技術

(1)水泥粉煤灰碎石樁施工工藝。該工程采用長螺旋鉆管內泵壓混合料灌注的施工方法施工，其施工工藝流程為：原地面處理→測量放線→長螺旋鉆機就位→鉆進至設計深度→停鉆→泵送混合料→均勻拔鉆至樁頂→封頂→機具移位。

(2)施工方法。水泥粉煤灰碎石樁由水泥、粉煤灰、碎石、砂、外加劑加水拌和形成的混合料灌注而成，水泥粉煤灰碎石樁采用長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料成樁工藝，樁體強度不小于10 N/mm2。施工順序采用隔樁跳打。①鉆機就位后，用鉆機塔身的前后和左右的垂直標桿檢查塔身導桿，校正位置，使鉆桿垂直對準樁位中心，確保CFG樁垂直度容許偏差不大于1%。②混合料攪拌要求按配合比進行配料，拌和時間不得少于1 min?？刂坪没旌狭系募铀亢吞涠?。在泵送前混凝土泵料斗應備好熟料。 ③鉆進成孔。鉆孔開始時，關閉鉆頭閥門，向下移動鉆桿至鉆頭觸及地面時啟動馬達鉆進。一般應先慢后快，這樣實施既能減少鉆桿搖晃，又容易檢查鉆孔的偏差，以便及時糾正。在成孔過程中，如發現鉆桿搖晃或難鉆時應放慢進尺，否則易導致樁孔偏斜、位移，甚至使鉆桿、鉆具損壞。當鉆頭到達設計樁長預定標高時，在動力頭底面停留位置相應的鉆機塔身處作醒目標記，將其作為施工時控制孔深的依據。待動力頭底面達到標記處的樁長即滿足設計要求。施工時還需考慮施工工作面的標高差異并作相應的增減。④灌注及拔管。CFG樁成孔到設計標高后，停止鉆進，開始泵送混合料，當鉆桿心充滿混合料后開始拔管，嚴禁先提管后泵料。成樁的提拔速度宜控制在2～3 m/min，成樁過程宜連續進行，應避免因后臺供料慢而導致停機待料。灌注成樁完成后，樁頂采用濕黏土封頂進行保護。施工中每根樁的投料量不得少于設計灌注量。⑤移機。當上一根樁施工完畢、鉆機移位，進行下一根樁的施工。根據軸線或周圍樁的位置對需施工的樁位進行復核，保證樁位準確。

2.3.2CFG樁施工中應注意的事項

(1)長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料成樁施工在鉆至設計深度后，應準確掌握提拔鉆桿的時間，混合料泵送量應與提拔管速度相配合，遇到飽和砂土或飽和粉土層時不能停泵待料。

(2)施工樁頂標高宜高出設計標高不少于0.5 m。樁頂設50 cm保護樁長，樁基加固完成7 d后開挖至設計標高，截去保護樁長后鋪設褥墊層。褥墊層鋪設時先鋪設30 cm厚碎石，褥墊層兩側端以片石護砌。

(3)施工垂直度偏差不應大于 1%；樁位偏差不應大于 0.4 倍樁徑。

(4)清土和截樁時，不得造成樁頂標高以下樁身斷裂和擾動樁間土。

(5)褥墊層鋪設宜采用靜力壓實法。當基礎底面樁間土的含水量較小時，也可采用動力夯實法，夯填度(夯填后的褥墊層厚度與虛鋪厚度的比值)不能大于0.9。

2.4水泥土回填

在黃水河、梅河倒虹吸等河道建筑物基礎部位設計了水泥土回填。回填水泥土所用的水泥為42.5#普通硅酸鹽水泥，將水泥和土拌和均勻，摻量重量比符合設計要求，壓實度不小于98%，所摻土料為中、重粉質壤土，有機質含量不大于5%，水溶鹽含量不大于3%，將混合料含水量控制在土料最優含水量的-2%～+3%偏差范圍內。

2.4.1施工過程

(1)挖除預留的20～30 cm厚保護土層，清除雜質土至設計高程后進行聯合驗收，檢查開挖后的基槽底部高程是否滿足設計要求。保證開挖邊坡的穩定性，如坡度設計、打樁設置擋板臨時支護等措施。

(2)拌制水泥土：根據設計要求，按土重量的百分比摻入42.5#普通硅酸鹽水泥(土為粘性土或粉質粘土，土重按1.5 t/m3計算),拌制機械采用1 m3挖掘機或人工拌制，拌和不少于3遍，要拌和均勻，顏色達到一致。大顆粒土人工輔助粉碎，保證最大顆粒土粒徑小于5 cm，水泥土隨拌隨用。

(3)水泥土運輸：利用挖掘機開挖，放入施工場內，人工配合雙膠輪車運輸，人工攤鋪回填。

(4)水泥土夯實：采用人工及機械兩種方法相互配合進行夯實。第一層土因含水率呈飽和狀，采用人工輕夯，避免擾動下層地基。虛鋪土層厚度為20 cm,第一層土體固結后，加強覆蓋撒水保溫養護1 d。第二層仍為人工輕夯，虛鋪土層厚度為20 cm，加強覆蓋撒水保溫養護1 d。第三層重夯采用蛙式打夯機夯實，分層厚度為30 cm；夯實遍數應通過現場試驗確定，一般不少于6～8遍，同時嚴格控制夯擊遍數，避免過夯使已壓實的土體被破壞。

2.4.2水泥土質量控制

(1)施工中嚴格控制土的含水率，其以14%～18%為宜，對局部出現的彈簧土應及時清除。

(2)回填應分段依次施工，按一定的順序保持均衡上升。應將層段間的回填土接縫處削成坡狀或齒坎狀，坡度不陡于1∶3，并對接縫處加強夯實，保證混合土的壓實度。

(3)施工溫度較低時應采取保護措施，加強覆蓋保溫，防止霜凍破壞土體結構；同時對已填筑完成的水泥土應灑水覆蓋保溫養護。

(4)填筑過程中，測量工作應同步進行，隨時檢查控制填土面高程及填土厚度；對水泥土層與層之間結合部的處理要符合規范規定，土面過光時要采取人工刨毛處理，保證層間結合牢固。

(5)水泥土壓實指標：壓實度≥98%。每層土填筑完成后進行土工試驗，檢測土的干密度，計算土的壓實度，待其符合設計要求并經監理工程師簽字確認后進行上層土的回填。

(6)回填土應超出加固區以外每側不少于50

cm。對邊角處機械無法夯實到位的地方應采用人工夯實密實。

(7)回填土結束后其頂面應高于設計高程10～20 cm，采用人工帶線整平至設計高程。

3　結　語

在南水北調中線潮河段采用基礎強夯、擠密砂石樁、CFG樁、水泥土填筑等措施對地基進行加固，解決了渠道濕陷性黃土或砂土液化問題，提高了地基承載力，取得了良好效果，保證了南水北調中線渠道及建筑物的質量。

(責任編輯：李燕輝)

2016-07-12

[TV91];TV8;TV52

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1001-2184(2016)04-0053-03

黃寶德(1976-)，男，廣西北流人，工程師，碩士，從事水利水電工程施工技術與管理工作;

王永平(1968-)，男，陜西甘泉人，高級工程師，學士，從事水利水電工程施工技術與管理工作.