艾蘭布隆干渠水利工程軟地基基礎(chǔ)處理

陳誠

新疆兵團(tuán)勘測設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830000

1 艾蘭布隆干渠水利工程概述

和田河大型灌區(qū)和田縣2018年骨干工程節(jié)水改造二期工程艾蘭布隆干渠（0+000～15+164）位于新疆西南部和田縣色格孜庫勒鄉(xiāng)境內(nèi)，區(qū)域海拔高程1 300～4 500 m。

工程現(xiàn)狀渠道總長度為14.90 km（0.000～14+905段），控制灌溉面積1 926.67 hm2，改造長度15.16 km，設(shè)計(jì)流量標(biāo)準(zhǔn)為3.20～1.90 m3/s，加大流量標(biāo)準(zhǔn)為4.00～2.50 m3/s。工程規(guī)模為中級，工程級別為5級（含主要、次要建筑物）。依據(jù)GB50288-99中關(guān)于續(xù)灌方式設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)力量計(jì)算。計(jì)算公式為：

式中：A、q分別為渠道控制灌溉面積、設(shè)計(jì)水平年灌水率［（5.49 m3/（s·萬hm2）］，η為灌溉水利用系數(shù)（0.56）。代入數(shù)據(jù)后可以得出設(shè)計(jì)力量為1.90 m3/s。加大30%計(jì)算后的加大流量為2.50 m3/s。

工程斷面形式為梯形，其中0+000～6+844段，設(shè)計(jì)內(nèi)坡坡比為1∶1.5，整治段為0+000～0+302；0+302～14+905段，則在30 cm厚砂礫石防凍墊層設(shè)置的基礎(chǔ)上，選擇C20F150W6現(xiàn)澆混凝土板襯砌，襯砌板厚度為8 cm。進(jìn)而在邊坡頂部設(shè)置現(xiàn)澆混凝土封頂板，厚度為8 cm，寬度為30 cm。同時改建8座分水閘、1座渡槽、8座農(nóng)橋。

2 艾蘭布隆干渠水利工程軟地基的基礎(chǔ)處理方案

2.1 基礎(chǔ)性質(zhì)分析

工程所在區(qū)域內(nèi)包括洪積扇、坡積裙、山前平原、山間凹地等幾個地貌，地層包括耕土層、淤泥質(zhì)砂層、粉砂層三層。具體巖性如表1。

表1 工程地層巖性表

2.2 基礎(chǔ)處理方案

因工程5+466～15+164段為梯形斷面，全斷面結(jié)構(gòu)為8 cm厚現(xiàn)澆混凝土板打排孔+砂礫石墊層結(jié)構(gòu)形式，而區(qū)域內(nèi)含淤泥質(zhì)砂層，無法作為渠道基礎(chǔ)土層。因此，需要將70 cm的砂礫石換填全線淤泥質(zhì)砂層，換填厚度為2 m，在滿足防凍層厚度要求的同時，降低工程投資。

此外，為避免渠道周邊地下水位過高引發(fā)凍脹破壞、浮力頂托破壞作用，可以選擇梅花狀布孔方法，在現(xiàn)澆混凝土渠底部、渠道邊坡進(jìn)行排水孔（50 mmPVC管道）布置。相鄰排水孔之間的距離為100 cm，并由渠道外側(cè)朝向渠道中心以1/20縱坡埋入，配合0.50～2.00 cm下濾料以及內(nèi)填充濾料，可以獲得良好的排水效果。

3 艾蘭布隆干渠水利工程軟地基的基礎(chǔ)處理流程

3.1 放線

在基礎(chǔ)處理前，技術(shù)人員可以利用全站儀，結(jié)合干渠設(shè)計(jì)橫斷面圖紙，放出路中、邊線、坡腳線。并依據(jù)橫斷面圖紙，利用全站儀、水準(zhǔn)儀，測量換填區(qū)域原地面標(biāo)高，確定所需換填區(qū)域、換填深度。確定后，均勻撒施灰線，規(guī)避超挖、欠挖或漏挖問題。同時每換填一層，技術(shù)人員均需測量放線，避免換填盲目問題出現(xiàn)。

3.2 清廢

在軟地基基礎(chǔ)處理前，負(fù)責(zé)基礎(chǔ)處理的人員應(yīng)結(jié)合觸探試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合清挖平面地圖，利用50 kW推土機(jī)、2 m3挖掘機(jī)、15 t自卸汽車配合的方式，將建設(shè)基礎(chǔ)面上的雜植土、草皮、樹根完全清除。基礎(chǔ)面上清除厚度約30 cm，橫向基礎(chǔ)面清除寬度應(yīng)超過干渠堤兩側(cè)外坡腳50 cm。一般局部廢棄渣土可以臨時堆放在取料區(qū)，其他棄渣則可以運(yùn)輸?shù)酵亮蠄觥?/p>

3.3 開挖

在清挖平面地圖的幫助下，技術(shù)人員可以利用2 m3挖掘機(jī)、15 t自卸汽車配合的方式，開挖軟地基。落實(shí)干凈徹底、無死角的原則，必要時利用2臺挖掘機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)裝車，進(jìn)而利用自卸車將挖出的淤泥質(zhì)砂土運(yùn)輸?shù)綏壨翀龆逊牛?guī)避周邊環(huán)境污染問題。在整個開挖過程中，技術(shù)人員應(yīng)嚴(yán)格把控干渠底部、邊坡開挖斷面小于設(shè)計(jì)斷面，避免超挖、補(bǔ)坡問題出現(xiàn)。

3.4 換填

對于淤泥質(zhì)砂層清除后無水浸泡風(fēng)險的渠段，技術(shù)人員可以在挖除淤泥質(zhì)砂層后，進(jìn)行砂礫石的回填。干渠段軟土換填選擇流水作業(yè)方式，在推土機(jī)的幫助下，沿著垂直于渠道橫斷面的方向，利用進(jìn)占法，進(jìn)行運(yùn)料、上料、平料。

對于淤泥質(zhì)砂層清除后存在水浸泡風(fēng)險的渠段，技術(shù)人員不僅需要選擇水穩(wěn)定性、透水性更加突出的片石，而且需要進(jìn)行專門排水方案設(shè)計(jì)。即以樁號5+466～7+975、11+900～15+164段地下水位超出基礎(chǔ)開挖線的干渠段為對象，填充散拋石，開展抽水強(qiáng)排。強(qiáng)排量需要根據(jù)渠段用水量進(jìn)行計(jì)算。以13+000～13+500段為例，涌水量計(jì)算公式如下：

式中：Q為基坑涌水量（m3/d）；k、S分別為土滲透系數(shù)（m/d）、抽水時坑內(nèi)水位下降值（m）；H、R分別為抽水前坑底以上水位高度（m）、降水影響半徑（m），ro、mo分別為假想半徑（m）、從坑底到下臥不透水層距離。代入已知數(shù)據(jù)后，可以得到涌水量，確定排水用設(shè)備。根據(jù)案述工程情況，可以選擇1臺1.10 kW潛水泵外接DNPVC管。

排水處理完畢后，技術(shù)人員可以根據(jù)前述方法進(jìn)行砂礫石回填。進(jìn)占法實(shí)施時，需要由自卸車從填料場運(yùn)輸填到基坑所開坡道位置，卸料并通過鏟車向基坑中心方向推料攤平，完成構(gòu)筑物基坑內(nèi)砂礫石填料換填，保證大塊石推至鋪料前沿下部，而細(xì)部粒料回填到堆石上部空隙，提高表面平整度。

3.5 碾壓

在首層土方開挖回填砂礫石前，技術(shù)人員應(yīng)密實(shí)碾壓基礎(chǔ)底部。首層砂礫石回填后，技術(shù)人員可以依據(jù)每層0.20～0.50 m的標(biāo)準(zhǔn)，沿著干渠線路分層碾壓，具體碾壓次數(shù)、砂礫石鋪筑厚度需要經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)確定。一般碾壓用機(jī)械為振動壓路機(jī)，需要依據(jù)先兩側(cè)后中間的順序，沿縱向相互平行，且橫向接頭壓輪重疊0.45 m±0.05 m，多次碾壓。首次靜止碾壓，隨后逐步由慢速度調(diào)整至快速度、由弱振幅調(diào)整至強(qiáng)振幅，最高行駛速度應(yīng)在4 km/h以內(nèi)，保證無遺漏碾壓、無碾壓死角。碾壓密實(shí)標(biāo)準(zhǔn)為砂礫石之間密實(shí)狀態(tài)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，一般需要振動壓路機(jī)連續(xù)碾壓5～6遍。

在每層砂礫石攤鋪前，技術(shù)人員應(yīng)在上次碾壓完畢的砂礫石層灑水，達(dá)到砂礫石最佳含水量，并以插旗的方式標(biāo)注渠段換填碾壓情況，避免遺漏或重復(fù)碾壓換填層。在換填層碾壓后，對于與干渠軸線方向呈90°的接縫，技術(shù)人員應(yīng)依據(jù)1∶5的坡度，以斜坡處理方式控制結(jié)合面的平順性。

此外，技術(shù)人員應(yīng)依據(jù)粒徑在0.08 mm以下、重量比小于總重量10%的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行防凍墊層處理。一般需要在自卸汽車的支持下，將砂石料運(yùn)輸?shù)礁汕危M(jìn)而人工鋪筑砂石墊層后密實(shí)碾壓。

4 結(jié)語

綜上所述，艾蘭布隆干渠水利工程場地內(nèi)所含的淤泥質(zhì)砂層對整體工程安全穩(wěn)定性造成了威脅。根據(jù)工程場地內(nèi)淤泥質(zhì)砂層厚度小的特點(diǎn)，可以選擇換填法，利用高壓密性的砂礫石將淤泥質(zhì)砂層換填，進(jìn)而夯實(shí)或壓實(shí)，達(dá)到改善艾蘭布隆干渠水利工程軟地基承載力與要求不符情況的目的。