張福泉
(中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,吉林 長春 130021)
南水北調(diào)中線干線工程漳河北至古運(yùn)河南段,以冀豫交界處的漳河北為起點(diǎn),到達(dá)石家莊市區(qū)的古運(yùn)河南,全長238 km。該標(biāo)段為其中的永年縣段,位于河北省永年縣,為永年縣段設(shè)計(jì)單元。樁號為 61+168~79+360(其中 76+607~77+537為河渡槽段,另外單獨(dú)成標(biāo)),全長17.262 km,共布置左排建筑物11個。
該段總干渠位于太行山東麓與華北平原的接壤地帶,渠段通過平原、崗地、丘陵地貌單元,以平原和丘陵為主。地層成因上為沖洪積、湖積交替帶。地下水埋藏深度一般在地表8 m以下。
1)樁號 66+850~68+000 段,上部為 Q33黃土狀壤土,厚度2.0~4.7 m,分布于地表,底面高程75.1~84.4 m,其下Q1粘土、壤土,夾粉砂透鏡體,揭露厚度13.3 m。
2)樁號 68+000~69+700 段,上部為 Q33黃土狀壤土,厚度8.3~16.8 m,分布于地表,底面高程67.4~74.1 m,即自地表至渠底以下5 m均為黃土狀壤土。
3)樁號 69+700~70+347 段,為 Q33黃土狀壤土,厚度 3.8~9.5 m,底面高程 81.6~85.5 m,其下為Q1礫砂,厚度2.0~4.5 m。Q33黃土狀壤土濕陷系數(shù)δs=0~0.094,局部具輕微~中等濕陷性。
設(shè)計(jì)方案對渠道及建筑物地基中的濕陷性黃土進(jìn)行強(qiáng)夯處理,設(shè)計(jì)參數(shù)初選為:
1)渠道地基處理深度6~7 m,點(diǎn)夯夯擊能3000 kN·m,點(diǎn)夯2遍,夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)按現(xiàn)場試夯得到的夯擊擊數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定,并應(yīng)滿足最后兩擊的夯沉量不大于200 mm,夯坑周圍不發(fā)生過大隆起。低能量夯擊1遍,要求處理后的地基消除濕陷性。
2)建筑物地基基礎(chǔ)以下處理深度4.5~8 m,點(diǎn)夯夯擊能4000 kN·m,點(diǎn)夯3遍,低能量滿夯2遍。要求處理后的地基消除濕陷性,而且地基承載力不低于200 kPa,壓縮模量不低于18 MPa。
該文僅以渠道強(qiáng)夯為例進(jìn)行簡述。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求,為保證強(qiáng)夯施工質(zhì)量,并合理選擇夯錘重量、落距等參數(shù),施工中分:進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)(由于試驗(yàn)區(qū)在渠道內(nèi),因此該試驗(yàn)與生產(chǎn)相結(jié)合,也為生產(chǎn)性試驗(yàn));進(jìn)行強(qiáng)夯施工。
1)選擇了4個試驗(yàn)區(qū),即渠道樁號68+786-68+876區(qū)間為A試驗(yàn)區(qū);渠道樁號69+366-69+466區(qū)間分別為B試驗(yàn)區(qū)(渠道右側(cè))和C試驗(yàn)區(qū)(渠道左側(cè));渠道樁號69+667-69+757區(qū)間為D試驗(yàn)區(qū)。以上各試驗(yàn)區(qū)的詳細(xì)位置及面積結(jié)合現(xiàn)場情況確定,試夯區(qū)面積不小于400 m2。
2)夯前檢測。夯前檢測室內(nèi)土工試驗(yàn)指標(biāo):天然含水量、天然密度、比重、飽和度、天然孔隙比、液限、塑限、塑性指數(shù)、壓縮系數(shù)、壓縮模量、抗剪強(qiáng)度、濕陷系數(shù)、滲透系數(shù)、顆粒組成百分比。
3)施工機(jī)械及配套設(shè)備。32 t履帶式起重機(jī)1臺,50 t履帶式起重機(jī)3臺,推土機(jī)1臺,夯錘若干。夯錘參數(shù)如表1所示。
4)試夯方案。
a)A試驗(yàn)區(qū)。夯擊能3000 kN·m點(diǎn)夯,選用3號錘錘重18.6 t,落距不少于16.2 m,主夯點(diǎn)間距4.7 m×4.7 m,正方形布置,單點(diǎn)擊數(shù)7~10擊。再進(jìn)行下一個點(diǎn)依此類推完成主夯點(diǎn)施工。然后推平夯坑,待間隔規(guī)定時(shí)間后,進(jìn)行次夯施工。次夯點(diǎn)布置在主夯點(diǎn)正方形中間。以同樣的方式和施工參數(shù)完成次夯點(diǎn)的施工。推平夯坑后用夯擊能1000 kN·m滿夯,滿夯選用2號錘錘重14 t,落距不少于7.2 m,壓1/3夯錘的滿夯一遍,該試驗(yàn)區(qū)完成。
表1 試夯夯錘參數(shù)
b)B試驗(yàn)區(qū)。夯擊能3000 kN·m點(diǎn)夯,選用4號錘錘重19.5 t,落距不少于15.4 m,主次夯點(diǎn)間距4.6 m×4.6 m,正方形布置。滿夯選用1號錘錘重10 t,落距不少于10 m,其他參數(shù)和工藝過程同A試驗(yàn)區(qū)。
c)C試驗(yàn)區(qū)。夯擊能3000 kN·m點(diǎn)夯,選用5號錘錘重22 t,落距不少于13.7 m,主次夯點(diǎn)間距5 m×5 m,正方形布置。滿夯選用2號錘錘重10 t,落距不少于10 m,其他參數(shù)和工藝過程同A試驗(yàn)區(qū)。
d)D試驗(yàn)區(qū)。夯擊能3000 kN·m點(diǎn)夯,選用6號錘錘重21 t,落距不少于14.3 m,主次夯點(diǎn)間距5 m×5 m,正方形布置。滿夯選用2號錘錘重14 t,落距不少于7.2 m,其他參數(shù)和工藝過程同A試驗(yàn)區(qū)。
5)現(xiàn)場試夯。于7月25日—8月13日進(jìn)行了現(xiàn)場強(qiáng)夯試驗(yàn),試夯過程中,為確保試夯質(zhì)量,夯點(diǎn)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)采用了規(guī)范的要求:即最后兩次夯擊夯沉量不大于50 mm。
6)夯后檢測。強(qiáng)夯現(xiàn)場試驗(yàn)完成后,于9月15日—25日,對強(qiáng)夯區(qū)分層取樣檢測,檢測結(jié)果表明,強(qiáng)夯后7 m的深度范圍內(nèi)濕陷性黃土濕陷系數(shù)0.001~0.014,均小于0.015的界限值,依據(jù)GB50025-2004《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》有關(guān)規(guī)定,該土層已不具有濕陷性。因此,試驗(yàn)達(dá)到了預(yù)期目的。
根據(jù)試驗(yàn),強(qiáng)夯施工選用的技術(shù)參數(shù),見表2。
表2 強(qiáng)夯施工參數(shù)選擇
按照表2參數(shù)進(jìn)行了強(qiáng)夯施工,強(qiáng)夯后,按照規(guī)定,進(jìn)行了取樣檢測,共取樣962件,結(jié)果表明,強(qiáng)夯處理后,濕陷性黃土的濕陷系數(shù)0.001~0.014,均小于0.015的界限值,消除了濕陷性,滿足規(guī)范要求。
1)兩遍夯擊的間隔時(shí)間。為了確定合理的間隔時(shí)間,施工中,選擇了間隔 14,7,3~4 d 進(jìn)行對比,結(jié)果顯示3種時(shí)間間隔下,第二遍夯擊夯沉量基本相同,即超靜孔隙水壓力已消散完成,這和滲透系數(shù)指標(biāo)是吻合的,因此選擇了間隔時(shí)間為3~4 d。最終檢測結(jié)果表明,所選擇的時(shí)間間隔滿足超靜孔隙水壓力消散的要求。
2)夯擊震動影響。為保護(hù)距夯點(diǎn)最近150 m的建筑物,強(qiáng)夯試驗(yàn)時(shí)在測區(qū)內(nèi)布置了監(jiān)測點(diǎn)分別為150,50,15 m,檢測震動波速。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,距夯點(diǎn)10 m時(shí)質(zhì)點(diǎn)水平最大震速為6.69 mm/s,質(zhì)點(diǎn)垂直最大震速為10.45 mm/s,50 m時(shí)質(zhì)點(diǎn)水平最大震速為4.57 mm/s,質(zhì)點(diǎn)垂直最大震速為4.29 mm/s,150 m時(shí)未檢測到震動。因此,該夯擊能下對150 m以外的建筑物基本無影響。
強(qiáng)夯試驗(yàn)、強(qiáng)夯施工后的檢測結(jié)果說明,對該段渠基存在的濕陷性黃土進(jìn)行強(qiáng)夯處理達(dá)到了消除濕陷性的目的,按照試驗(yàn)選定的夯錘重、夯錘外形、落距、夯點(diǎn)夯擊次數(shù)、夯擊遍數(shù)、夯點(diǎn)間距等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行施工滿足了設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,可以作為類似工程施工的參考。
[1]GB50025-2004,濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[R].
[2]JGJ79-2002,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[R].