張立民，池建軍，趙 健

（中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，天津 300222）

1 金沙灘水庫(kù)簡(jiǎn)介

1.1 工程概況

金沙灘水庫(kù)是山西省萬(wàn)家寨引黃入晉北干線工程線路上的一座平原調(diào)節(jié)型水庫(kù)，位于朔州市懷仁縣新家園鄉(xiāng)金沙灘村與吳家窯鎮(zhèn)移民新村之間，庫(kù)址緊鄰引黃北干輸水線路，庫(kù)區(qū)地形較平緩，總體呈西北高東南低。水庫(kù)為半挖半填型，壩軸線總長(zhǎng)3 992.60 m，平面呈東北-西南向的近橢圓形狀，壩體為碾壓均質(zhì)土壩，采用復(fù)合土工膜全庫(kù)盆防滲。

金沙灘水庫(kù)主要功能是調(diào)節(jié)引黃水量，保證8—9月停止引水期間向大同和懷仁供水；當(dāng)輸水線路因意外事故而中斷供水時(shí)利用水庫(kù)向山陰、懷仁持續(xù)供水。水庫(kù)總庫(kù)容1 120.21萬(wàn)m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容1 005.00 萬(wàn) m3。

1.2 工程地質(zhì)

金沙灘水庫(kù)位于中國(guó)濕陷性黃土工程地質(zhì)分區(qū)的IV山西冀北地區(qū)，壩基土主要為低液限粘土、低液限粉土和粉土質(zhì)砂。根據(jù)勘察結(jié)果，確定壩基土具有濕陷性，清基后壩基為非自重-自重濕陷性場(chǎng)地，濕陷土層下限深度為1.50～12.50 m，濕陷等級(jí)多為Ⅰ級(jí)（輕微）～Ⅱ級(jí)（中等），局部為Ⅲ級(jí)（嚴(yán)重）。濕陷等級(jí)為Ⅰ級(jí)（輕微）的濕陷土層厚度為0.50～7.00 m，平均厚度約為3.30 m；濕陷等級(jí)為Ⅱ級(jí)（中等）的濕陷土層厚度為3.60～12.10 m，平均厚度約為7.50 m；濕陷等級(jí)為Ⅲ級(jí)（嚴(yán)重）的濕陷土層厚度為10.40 m。其中，庫(kù)壩區(qū)地基土的濕陷下限為第四系上更新統(tǒng)卵石混合土、混合土卵石層的頂面。

水庫(kù)蓄水后，壩基飽和Q3pl土存在震動(dòng)液化問(wèn)題。液化土深度一般為8.50 m，深度為8.50～11.00 m的局部土輕微液化。

2 素土擠密樁在金沙灘水庫(kù)濕陷性壩基處理中的應(yīng)用

2.1 素土擠密樁設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)情況，考慮庫(kù)區(qū)采用復(fù)合土工膜全庫(kù)盆防滲后，基礎(chǔ)處理以處理土的濕陷性為主、液化為輔。經(jīng)多方比選，選用素土擠密樁來(lái)消除壩基濕陷性，處理的標(biāo)準(zhǔn)按非自重濕陷Ⅰ級(jí)（輕微濕陷性）標(biāo)準(zhǔn)控制。

樁內(nèi)填土采用素土即庫(kù)區(qū)開(kāi)挖土，樁徑為400mm，梅花形布置。根據(jù)多方討論，確定對(duì)無(wú)濕陷性場(chǎng)地及非自重Ⅰ級(jí)（輕微）濕陷性場(chǎng)地不進(jìn)行基礎(chǔ)處理；對(duì)Ⅰ級(jí)非自重濕陷性基礎(chǔ)、10 m以上壩高的壩基進(jìn)行處理，樁間距為1.4 m，樁長(zhǎng)約5 m；對(duì)非自重Ⅱ級(jí)（中等）、自重Ⅱ級(jí)（中等）和自重Ⅲ級(jí)（嚴(yán)重）濕陷性場(chǎng)地等進(jìn)行基礎(chǔ)處理，樁距均為1.2 m。壩基處理特性，見(jiàn)表1。

壩軸線長(zhǎng)3 992.6 m，處理壩軸線長(zhǎng)3 080.6 m。處理樁長(zhǎng)為計(jì)入頂部50 cm后的長(zhǎng)度，共計(jì)135.97萬(wàn)m。

表1 壩基處理特性

2.2 素土擠密樁施工要點(diǎn)

2.2.1 施工程序

由于素土擠密樁樁距較小，為防止成孔及夯實(shí)過(guò)程中出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象發(fā)生，采用隔點(diǎn)施工，其施工工藝流程如下：

場(chǎng)地整平→樁位放線→鉆機(jī)就位→樁點(diǎn)校驗(yàn)→成孔→孔底夯實(shí)→填土夯實(shí)→成樁。

2.2.2 施工方法

擠密樁成孔主要采用兩種方法：錘擊沉管成孔和沖擊成孔。

鉆孔完成后，將孔內(nèi)雜物、積水和落土清理干凈，夯填前檢查孔徑、孔深、孔的傾斜度和孔的中心位置，合格后進(jìn)行夯填施工。夯實(shí)機(jī)就位，保證夯錘能垂直落入孔底。回填土料前，對(duì)樁孔底部進(jìn)行夯實(shí)，直至孔底發(fā)出清脆夯擊聲音后，開(kāi)始回填土料。最后一層土料夯擊的高程要比設(shè)計(jì)樁頂高出20～30 cm，以保證樁頭質(zhì)量。

2.2.3 技術(shù)要求和質(zhì)量控制

（1）填夯施工前，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，嚴(yán)格按照試驗(yàn)確定的參數(shù)進(jìn)行施工。

（2）向孔內(nèi)填料前，孔底應(yīng)夯實(shí)，并應(yīng)抽樣檢查樁孔的直徑、深度和垂直度。樁孔的垂直度偏差不宜大于1.5%；樁孔中心點(diǎn)的偏差不宜超過(guò)樁距設(shè)計(jì)值的5%。

（3）在保證填料的含水量接近或等于最優(yōu)含水量的狀態(tài)下，定量分層夯實(shí)。

（4）成孔擠密由外向里、間隔分批進(jìn)行，成孔后應(yīng)立即進(jìn)行夯填，設(shè)計(jì)開(kāi)挖面以上應(yīng)予留0.5m松動(dòng)層。

（5）填料、夯擊交替進(jìn)行，均勻夯擊至設(shè)計(jì)標(biāo)高以上20～30 cm時(shí)停止。樁頂至地面間的空檔可采用素土夯填輕擊處理，待基礎(chǔ)處理完成時(shí)，將超出設(shè)計(jì)樁頂?shù)臉额^及予留松動(dòng)層挖掉。

（6）壩基處理控制指標(biāo)：樁體壓實(shí)系數(shù)≥95%，樁間土擠密后的平均擠密系數(shù)≥0.93，樁間土和樁孔內(nèi)濕陷性系數(shù)ζs＜0.015（即按輕微濕陷性標(biāo)準(zhǔn)控制）。

2.3 質(zhì)量檢驗(yàn)

2.3.1 樁身夯填質(zhì)量檢驗(yàn)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師劃分的單元工程按總樁數(shù)的0.5%進(jìn)行抽樣隨機(jī)檢查。檢驗(yàn)方法采用小環(huán)刀深層取樣檢驗(yàn)法。檢測(cè)點(diǎn)位置選在距孔心2/3半徑處。

2.3.2 樁間土擠密質(zhì)量檢驗(yàn)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師劃分的施工單元工程按三樁為一組，取總組數(shù)的1%進(jìn)行抽樣隨機(jī)檢查。檢驗(yàn)方法采用小環(huán)刀深層取樣檢驗(yàn)法。檢測(cè)點(diǎn)位置選在三樁為一組的重心處半徑15 cm范圍內(nèi)。

通過(guò)檢測(cè)，處理后的壩基一般為I級(jí)（輕微）濕陷性場(chǎng)地或無(wú)濕陷性場(chǎng)地，其中豎井IIZ2和豎井IIIZ2為自重II級(jí)（中等）濕陷性場(chǎng)地，處理效果未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。

3 結(jié)論

素土擠密樁對(duì)壩基的擠壓效果較好，基本消除了壩基土的濕陷性；且施工簡(jiǎn)單，速度較快，造價(jià)低，比其他地基處理有明顯優(yōu)點(diǎn)，但施工前應(yīng)做好現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以確保滿足設(shè)計(jì)要求的施工參數(shù)；壩基濕陷性處理在庫(kù)區(qū)采用復(fù)合土工膜全庫(kù)盆防滲后按輕微濕陷性標(biāo)準(zhǔn)控制是可行的，同時(shí)降低了工程投資，縮短了施工工期。