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        大東溝跌水低液限粉土地基處理方法

        2010-04-09 11:17:28楊玉春孫利軍
        黑龍江水利科技 2010年4期
        關(guān)鍵詞:跌水東溝粉土

        楊玉春,孫利軍

        (黑龍江農(nóng)墾勘測設(shè)計(jì)研究院,哈爾濱 150090)

        1 工程緣由

        大東溝(十排干)跌水,位于八五三農(nóng)場大東溝上游,標(biāo)記樁號3+515,按10 a一遇設(shè)計(jì)流量67.65m3/s。由于大東溝坡降較大,原設(shè)計(jì)樁號4+000處曾建有跌水,建于1992年,1994年水毀。跌水毀壞后,大東溝跌水以下溝道沖刷嚴(yán)重,造成嚴(yán)重水土流失,為了盡快重建跌水,減少十排干下游溝道沖刷,2008年4月設(shè)計(jì)人員對現(xiàn)場進(jìn)行了查看。發(fā)現(xiàn)原跌水基礎(chǔ)、消力池基礎(chǔ)及擋土墻基礎(chǔ)發(fā)生傾覆,整個(gè)跌水破壞嚴(yán)重,已無修復(fù)可能。跌水基礎(chǔ)破壞底部及周圍均是粉砂,顆粒很細(xì),水沖過痕跡明顯。初步分析跌水破壞主要原因可能為滲徑不夠,產(chǎn)生流土、管涌滲透變形,導(dǎo)致跌水破壞。為此,必須重建跌水工程。

        2 工程區(qū)地質(zhì)勘察情況

        為進(jìn)一步證實(shí)此判斷,設(shè)計(jì)人員根據(jù)現(xiàn)場情況,后經(jīng)過對溝道設(shè)計(jì)復(fù)核,選定在原跌水上游150 m(十排干上游樁號3+515)重建跌水。2008年6月,由佳木斯市四維建筑設(shè)計(jì)有限公司進(jìn)行了地質(zhì)勘察,揭露地層如下:

        1)腐植土:黑色,含植物根系,松散,最大厚度0.5 m。

        2)粉質(zhì)黏土:黃褐色,呈硬可塑狀態(tài),土質(zhì)較均勻,頂板最小埋深0.3 m,最大埋深2.9 m,為弱透水層;地基承載力170 kPa。

        3)低液限粉土:灰色,稍濕,稍密。含砂礫20% ~30%。頂板最小埋深1.5 m,最大埋深5.6 m,為弱透水層;地基承載力180 kPa。

        4)粉土與中砂互層:粉土呈灰色,稍濕—濕,稍密單層厚30~40 cm,為弱透水層;中砂呈灰色,單層厚20~30 cm,稍密—中密,濕—飽和,顆粒級配不良,為透水層;頂板最小埋深4.3 m,最大埋深10.3 m。地基承載力160 kPa。

        5)低液限粉土:灰綠色,稍濕,稍密,頂板最小埋深9.4 m,底板未揭穿,為弱透水層;地基承載力190 kPa。

        6)低液限黏土:灰黃色,呈硬塑狀態(tài),土質(zhì)均勻,頂板最小埋深16.7 m,底板未揭穿,為弱透水層;地基承載力200 kPa。

        3 低液限粉土地基與處理方法分析

        3.1 原跌水毀壞原因分析

        1)根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007—2002粉土為凍脹土,凍脹等級為Ⅲ級。

        2)根據(jù)地質(zhì)鉆探數(shù)據(jù),用水閘設(shè)計(jì)公式,L=C△H復(fù)核,因低液限粉土是介于輕粉質(zhì)砂壤土和粉砂中間一種土壤,初步定C取11,則需要滲徑達(dá)33 m,現(xiàn)有跌水滲徑僅18 m,更進(jìn)一步證實(shí)了對跌水毀壞原因的判斷是基本正確的。

        3)又通過對在三江平原低液限粉質(zhì)土主要分布在濃鴨河流域、別拉洪河流域和撓力河流域調(diào)查。發(fā)現(xiàn)低液限粉土對渠道和建筑物破壞主要表現(xiàn)渠道滑坡,建筑物發(fā)生滲透破壞,形成管涌,導(dǎo)致建筑物毀壞。以上3個(gè)流域建筑物破壞80%是此原因造成。

        3.2 地基處理方案分析

        2008年7月大東溝(十排干)跌水開始設(shè)計(jì),并請教有關(guān)地質(zhì)專家,對粉土特性有了進(jìn)一步認(rèn)識:

        3.2.1 低液限粉土的主要特征

        低液限粉土,其特征是顆粒較細(xì),遇水易分散、飽水易產(chǎn)生震動液化,浸水承載力會顯著下降。含水量>26%為強(qiáng)凍脹土,>30%為極強(qiáng)凍脹土。遇水后對地基的穩(wěn)定及承載力有不良影響。并建議對此層進(jìn)行封閉、防水浸泡、防止沖刷,及防凍脹處理。

        3.2.2 跌水設(shè)計(jì)方案比較

        根據(jù)建筑物布置情況,基礎(chǔ)高程作用在低液限粉土和粉土與中砂互層上。

        跌水設(shè)計(jì)應(yīng)該充分分析原跌水毀壞原因,用新方法進(jìn)行完善設(shè)計(jì)。針對此問題,設(shè)計(jì)最初基礎(chǔ)處理擬定2個(gè)方案:

        3.2.2.1 第一方案采用高壓噴射水泥漿帷幕封閉基礎(chǔ)地基土

        共2道,第一道位于跌水口基底板前端,兩側(cè)延伸至兩側(cè)擋土墻外邊緣;第二道位于消力池底板末端,兩側(cè)同樣延伸至兩側(cè)擋土墻外邊緣。

        采用三管擺噴,孔距2.3 m。噴嘴提升速度為 6~10 cm/min,旋轉(zhuǎn)速度為8~12 r/min。提升速度和旋轉(zhuǎn)速度可以根據(jù)現(xiàn)場施工調(diào)整。鉆孔底高程43 m,與底板連接處,擺噴頂部高于底板底高程20 cm;漿液材料以425號普通硅酸鹽水泥為主,濃度采用現(xiàn)場試驗(yàn)最好結(jié)果,在水泥漿中摻入2%~4%的水玻璃,以提高其抗?jié)B性。噴射時(shí)應(yīng)該注意以下事項(xiàng):

        1)如出現(xiàn)上粗下細(xì)的固結(jié)體,會影響固結(jié)體的承載能力或抗?jié)B作用,可采用增大壓力和流量或降低旋轉(zhuǎn)和提升速度等措施補(bǔ)救。

        2)當(dāng)發(fā)現(xiàn)噴漿量不足而影響工程質(zhì)量時(shí),采用復(fù)噴技術(shù)。

        3)當(dāng)回漿量大于灌漿的20%時(shí),可采用提高噴射壓力、縮小噴嘴直徑、加快提升速度和旋轉(zhuǎn)速度等措施。對回流漿液,在未達(dá)到水泥初凝時(shí)間時(shí)可回收利用。

        4)根據(jù)工程需要調(diào)節(jié)噴射壓力和灌漿量,改變噴嘴移動方向和速度。

        質(zhì)量檢測采用鉆孔檢查,取樣不少于1%的鉆孔總數(shù)。

        3.2.2.2 第二方案采用鋪蓋加基礎(chǔ)換填

        進(jìn)口干砌石護(hù)砌及鋪蓋、U型槽底部加1.5 m深黏土鋪蓋,黏土壓實(shí)度達(dá)到93%;消力池底換填600 mm深礫石,礫石粒徑≥60 mm,礫石下?lián)Q填500 mm深級配良好砂礫,用振沖機(jī)振實(shí),密度≥18 t/m3,換填范圍為上部為基礎(chǔ)下表面尺寸外延各2 m,下部尺寸同基礎(chǔ)下表面尺寸。

        經(jīng)比較,一方案投資較小,但施工技術(shù)要求高,質(zhì)量控制難度大;二方案投資稍大,但施工簡單,質(zhì)量容易控制。考慮到建筑物實(shí)際施工情況,最后選定二方案。

        為了慎重起見,在9 m進(jìn)口干砌石護(hù)砌下面加設(shè)了砂礫石10 cm和復(fù)合土工膜,并要求止水等措施按規(guī)范實(shí)施,保證止水質(zhì)量;這樣就保證了工程不發(fā)生滲透破壞,減少了凍脹破壞。

        大東溝(十排干)跌水于2008年10底竣工,經(jīng)過2009年運(yùn)行,現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)良好。

        當(dāng)然,建筑物地基處理方法是多種多樣的。大東溝跌水設(shè)計(jì)中對低液限粉土地基采取黏土鋪蓋及基礎(chǔ)換填處理方法只是其中之一,雖然取得了顯著成效,獲得了實(shí)踐檢驗(yàn)。時(shí)間畢竟還比較短,即使這樣,大東溝跌水對低液限粉土地基處理方法的經(jīng)驗(yàn)仍值得今后建筑物相似地基處理借鑒,為建筑物低液限粉土地基處理積累了寶貴經(jīng)驗(yàn),也為建筑物低液限粉土地基處理方法提供了新的有益的嘗試。

        [1]陳寶華,張世儒.水閘[M].北京:中國水利電力出版社,2003.

        [2]中國建筑科學(xué)研究院.GB50007-2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

        [3]中國建筑科學(xué)研究院.JGJ79-2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

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