強夯法在渠道濕陷性基礎處理中的應用

羅 蓉

(新疆伊犁河流域開發建設管理局，烏魯木齊 830000)

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強夯法在渠道濕陷性基礎處理中的應用

羅 蓉

(新疆伊犁河流域開發建設管理局，烏魯木齊 830000)

文章介紹了新疆地區中強濕陷性低液限粉土特性，以及高夯擊能處理低含水粉土的施工方案，通過實例說明強夯法可以消除或減弱渠道基礎的濕陷性，從而保證了施工質量，同時為其他類似渠道工程提供了參考。

強夯法；低液限粉土；濕陷性；地基

1 工程概述

新疆地區濕陷性土層類型除常規風積黃土外，洪積粉土也存在中強濕陷性。BA輸水干渠工程位于天山北坡，總長128.802km，工程等級為大(1)型1等工程，設計流量為60m3/s，加大流量為68m3/s，灌溉面積約7.2萬hm2，渠道最高填方為23m。該渠道62+680-95+730段基礎為洪積粉土，均具有濕陷性，除具有常規的黃土特點外，還有分布厚度較大，天然含水量低、密度小等特性，對工程運行危害極大，已經成為制約水利工程建設的重要因素。

2 工程地質條件

北山坡段渠道沿線多為“雞爪子”溝地形，濕陷性土大部分為第四系上更新統-全新統沖洪積(Q3-4al+pl)的低液限粉土、含砂低液限粉土，少部分為粉土質砂，屬次生黃土，主要分布在沖溝底和兩岸邊坡上,土層厚度為5-20m不等。北山坡渠段分布的細粒土共13段，累計總長度約26.245km，均具有一定的濕陷性。通過大量的地勘及濕陷試驗數據分析，其中低液限粉土、含砂粉土粒徑0.075-0.005mm占40%-96.7%，平均值67%；<0.005mm占0.1%-17.5%，平均值7.5%；比重2.69-2.71，平均值為2.70；液限20.6%-30%，平均值為23.6%；塑限12-21.3%，平均值為14.9%；塑性指數7.4-9.7，平均值為8.75；天然含水率為1.3%-13%，其平均值為5.2%。干密度1.3-1.6g/cm3，平均值1.4g/cm3；孔隙比為0.65-1.08，平均值0.85；飽和壓縮系數av0.1-0.3=0.11-0.595MPa-1，壓縮模量Es0.1-0.3=3.28-11.31MPa，屬中等-高壓縮性土；滲透系數為1.6×10-3-2×10-4cm/s，屬中等-弱透水層。

濕陷系數δs隨著土層加深逐漸變小，由強濕陷性土逐漸變為中等濕陷、輕微濕陷、非濕陷土層，以75+000為界隨渠道樁號增大而濕陷性呈逐漸減弱的趨勢。根據濕陷性系數判別方法及本工程處理原則，濕陷系數δs>0.03時，即中-強濕陷需進行處理。

3 地基處理方案

濕陷性土常用地基處理方法有擠密樁法、強夯法、翻填法、換填砂礫石法等，根據本工程特點、處理要求、工期、材料設備及投資等方面綜合分析，因強夯法具有設備單一、進度快、費用較低等特點，最終選擇強夯法處理方案。

3.1 強夯主要參數

強夯法是由履帶式起重機將重錘提升至一定高度，使其自由下落夯擊地基土體，以達到消除基礎濕陷性提高承載力的加固方法。

3.1.1 處理范圍的確定

經地勘及室內試驗數據分析，北山坡區粉土多具有濕陷性，有非自重濕陷，也有自重濕陷。為保證渠道工程安全運行和正常使用，必須對濕陷性土進行處理，提高地基承載力，渠道地基中—強濕陷性土處理深度2-7m，最大達9.5m。強夯處理寬度平均為50m，在施工和計算工程量時以填筑坡腳線位置為界限。

根據試夯振動監測數據及沿線建筑物布置，安全防護距離控制在30-50m，<安全距離的區域采用翻填法。

3.1.2 夯擊能、夯錘重量和落距

根據建筑規范及現場試夯確定單擊夯擊能對應的土層厚度，并且在夯后進行試驗檢測，當濕陷系數δs<0.015時判定為濕陷性消除，詳見表1。

表1 不同濕陷性土厚度采用的夯擊能

單擊夯擊能為夯錘重與落距的乘積，即為E=gWh，E為夯擊能，g為重力加速度9.8kg/N，W為夯錘重，h為落距。例如試夯點78+520處濕陷性處理深度6m，夯擊能7000KN.m，天然含水率10%-16%，夯錘重量38.5t，錘底直徑2.6m，提升高度18.6m，點夯8擊即可滿足最后兩擊平均夯沉量<20cm的規范要求[1]。

為減少夯擊擊數和夯擊遍數，且能按要求消除濕陷性，應堅持重錘+大落距的選擇原則。一般夯錘重為10-40t，落距為8-20m，當單擊夯擊能越大，加固效果越好。同時應考慮濕陷厚度，含水率，夯錘材質及尺寸、起重設備、施工條件等綜合確定。點夯夯擊數由最后兩擊的平均沉降量和每遍夯擊總擊數最小值確定，見表2。

表2 強夯施工記錄表(點夯)

3.1.3 強夯方案布置

原始地面清表后進行強夯分區，當強夯基面坡度>20%時，應先整平成坡比為1∶2，高為1m，寬度<12m的若干臺階。根據現場數據分析，采用2遍點夯+1遍滿夯，一般情況點夯8擊加滿夯3擊即可滿足要求。滿夯采用小間距小夯擊能以提高2m以內土體的密實度，夯擊能采用2000kN·m，夯點搭接1/4錘徑[2]。第1、2遍夯點的間距均為7.5m×7.5m，正方形布置；第2遍夯點布置在第1遍相鄰的4個夯點中間；夯點整體呈梅花形布置，詳見圖1。

強夯作業流程：測量場地標高→平整場地→夯點定位放線→夯機就位→測夯點高程→記錄每擊夯沉量→完成第1遍點夯→平整場地→完成第2遍點夯→滿夯→取樣試驗→夯后場地標高→清除表層松土→聯合驗收→渠道填筑。

根據強夯規范及生產性試夯驗證和優化，所有夯擊完成后間歇7d進行土樣取樣及檢測。點夯之間、點夯與滿夯之間只需間隔0.5d用以平整場地。

3.1.4 強夯檢測

根據規范及強夯處理技術要求，夯后每1000m2布置檢測點(探坑)1個，探坑必須布置在強夯夯點之外。每個探坑取樣深度為整個濕陷土層，并深入非濕陷土層1m，沿垂直方向每隔1m取樣5組，通過室內土工試驗測定土樣干密度、濕陷系數，見表3。

表4 地基土體性能指標(夯后)

分析結果說明：

1)地基強夯加固后土體的濕陷系數為0.003-0.014，均<0.015，說明該土體濕陷性均已消除。

2)壓縮系數減小，說明土體的壓縮性減小。

3)密度和壓縮模量增大，說明土體越來越堅硬，越難壓縮。

5 總 結

在新疆地區，濕陷性土層是影響渠道安全運行的重要因素之一，要引起高度重視，在基礎處理時采取有效措施進行施工。強夯施工要求提出之前進行了詳細地勘，摸清了土的濕陷特點，通過試夯確定了施工參數，為大面積展開強夯施工做了充分的準備。以安全可靠、經濟適用、施工簡單為原則，選定強夯加翻填的綜合處理方案，來提高渠道基礎施工質量及運行管理期的安全。

[1]陜西省計劃委員會，中華人民建設部.GB50025—2004濕陷性黃土地區建筑規范[S].北京：中華人民建設部，2004.

[2]中國建筑科學研究院.JGJ79—2002建筑地基處理技術規范[S].北京：中華人民共和國建設部，2002.

Application of Dynamic Consolidation Method in Treating Collapsible Channel Foundation

LUO Rong

(Xinjiang Yili River Watershed Development & Construction Management Bureau，Urumchi 830000，China)

This paper introduced the characteristics of low liquid limit silt with high collapsibility in Xinjiang area，and described the construction scheme of using high dynamic consolidation to treat the low liquid silt. A case was used to show that high dynamic consolidation method might eliminate or reduce the collapsibility of channel foundation，so as to guarantee the construction quality，meanwhile，supplying references for similar channel projects.

dynamic consolidation；low liquid limit silt；collapsibility；foundation

1007-7596(2017)04-0128-03

推廣應用

2017-03-14

羅蓉(1982- )，女，新疆沙灣人，工程師，研究方向為水利工程管理。

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