黃 寶 德，　王 永 平

(1.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第七支隊(duì)，湖北 武漢　430200；2.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第三總隊(duì)，四川 成都　611130)

?

南水北調(diào)中線潮河段地基處理技術(shù)

黃 寶 德1，王 永 平2

(1.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第七支隊(duì)，湖北 武漢430200；2.中國人民武裝警察部隊(duì) 水電第三總隊(duì)，四川 成都611130)

南水北調(diào)中線工程是我國特大型跨流域調(diào)水工程，其中潮河段設(shè)計(jì)單元總長45.847 km。根據(jù)潮河段的地質(zhì)結(jié)構(gòu)狀況，為確保工程地基穩(wěn)固，設(shè)計(jì)單位在沿線分別采用強(qiáng)夯、擠密砂石樁、CFG樁、水泥土填筑等措施對地基進(jìn)行加固處理。介紹了潮河段地基處理采用的相關(guān)技術(shù)。

南水北調(diào)；潮河段；地基處理

1　工程概況

南水北調(diào)中線一期工程是我國特大型跨流域調(diào)水工程，其輸水總干渠自湖北省丹江口水庫的陶岔，經(jīng)河南、河北兩省到達(dá)北京市，全長1 274 km，一期工程年調(diào)水量約95億m3。

潮河段設(shè)計(jì)單元總長45.847 km，其中建筑物長603 m，明渠長 45.244 km。根據(jù)南水北調(diào)中線潮河段的地質(zhì)結(jié)構(gòu)狀況，為確保工程地基穩(wěn)固，設(shè)計(jì)單位在沿線分別采用強(qiáng)夯、擠密砂石樁、CFG樁、水泥土填筑等措施對地基進(jìn)行加固。

強(qiáng)(重)夯、擠密砂石樁、土擠密樁的目的是為了處理濕陷性黃土或砂土液化問題。CFG樁(水泥粉煤灰碎石樁)、水泥土填筑則是為了提高地基承載力。通過加固處理，取得了良好效果。

2　所采取的地基處理技術(shù)

2.1強(qiáng)夯施工

(1)施工要求。強(qiáng)夯主要對渠道142+755～143+790段及梅河倒虹吸進(jìn)出口貼坡段濕陷性黃土進(jìn)行加固處理。單擊夯擊能有2 000 kN·m和3 000 kN·m兩種。施工時保證強(qiáng)夯點(diǎn)位偏差不大于5 cm，夯錘保持垂直，其傾斜度不大于30°，嚴(yán)格控制夯錘提升高度和夯實(shí)遍數(shù)，以保證渠堤基礎(chǔ)中砂壤土干密度≥1.65 g/cm，砂層相對密度大于0.7。

錘重及夯擊點(diǎn)布置：強(qiáng)夯夯點(diǎn)為三角形布置，間距5.5 m。強(qiáng)夯參數(shù)：先用單擊夯擊能3 000 kN·m，錘重20 t，底面直徑2.5 m，落距15 m；夯擊擊數(shù)及遍數(shù)：采取10 擊3 遍，第一遍夯點(diǎn)按正三角形布置，中距6.5 m，第二遍夯點(diǎn)在第一遍夯點(diǎn)之間布置，第三遍滿堂布置，最后一遍夯錘落距可降低至4～6 m。各遍夯擊間隔3～4周。

(2)強(qiáng)夯施工中易出現(xiàn)的問題。施工中易出現(xiàn)的問題：夯擊次數(shù)不足、落距不夠，夯錘落地時不平穩(wěn)造成錯位或坑底傾斜過大等。為此，制定的預(yù)防措施為：①強(qiáng)夯開始時檢驗(yàn)夯錘起吊點(diǎn)是否處于重心。②夯擊時落錘應(yīng)保持平穩(wěn)，夯位正確。如錯位或坑底傾斜過大，及時用壤土將坑底整平重新夯擊。③嚴(yán)格控制最后兩擊的平均沉降量。夯擊土坑下陷深度用水準(zhǔn)儀測量控制，必要時進(jìn)行整平。

(3)強(qiáng)夯質(zhì)量控制。①測量放樣時，用測量儀器按照施工圖紙準(zhǔn)確放出主要控制點(diǎn)，用鋼卷尺放樣布孔，夯擊點(diǎn)位偏差小于5 cm。②夯擊時夯錘保持垂直，傾斜度不大于30°。③施工過程中按設(shè)計(jì)要求檢查每個夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)和每擊的夯沉量。④強(qiáng)夯參數(shù)及夯后地基的物理力學(xué)指標(biāo)必須符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)強(qiáng)夯后達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時，應(yīng)補(bǔ)夯或采取其他補(bǔ)救措施。⑤強(qiáng)夯后，將地基土的物理力學(xué)指標(biāo)檢驗(yàn)安排在強(qiáng)夯完工半個月后進(jìn)行。檢驗(yàn)的物理力學(xué)指標(biāo)：干容重、濕陷系數(shù)、承載力和壓縮模量。按施工圖紙或監(jiān)理人指示進(jìn)行標(biāo)貫和探坑檢查，檢查頻度 為 每1 000～

2 000 m2取樣一組，各測一孔一坑。

2.2擠密砂石樁施工

(1)施工要求。擠密砂石樁樁徑為0.6 m，樁間距2 m，正三角形布置，深入非液化層0.5 m，采用DZ75型振動錘，套管直徑為550 mm配活瓣樁尖進(jìn)行施工。施工時樁位水平偏差不大于0.3倍套管外徑，套管垂直度偏差不大于1%。

砂石樁填充材料含泥量不大于5%，最大粒徑不大于50 mm，施工前進(jìn)行成樁擠密試驗(yàn)以確定樁間距、測定樁間土的液化，施工時由外向內(nèi)施工，均勻分布，逐步加密，及時夯填。

(2)擠密砂石樁施工工藝。施工工序見圖1。

圖1　擠密砂石樁施工工序圖

(3)擠密樁施工易出現(xiàn)的問題：樁體傾斜、點(diǎn)位偏移、成孔深度不夠、孔徑不足、出現(xiàn)空樁、斷樁、填料質(zhì)量差等。為此，制定的預(yù)防措施為：①每根樁施工前嚴(yán)格控制樁機(jī)沉管的豎直度達(dá)到規(guī)范要求。②對測量已放點(diǎn)的位置進(jìn)行圈點(diǎn)固定保護(hù),不得私自移動。③嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求控制每根樁的成孔深度，施工前做好相應(yīng)的標(biāo)記，配合質(zhì)檢人員及監(jiān)理人員做好復(fù)核檢查。④嚴(yán)格控制碎石料最大粒徑不大于40 mm、含泥量不大于5%的要求。

2.3水泥粉煤灰碎石樁施工

為解決建筑物基礎(chǔ)地震液化問題，在倒虹吸進(jìn)口漸變段、檢修閘、管身斜坡段、節(jié)制閘及出口漸變段等部位基礎(chǔ)設(shè)置直徑500 mm的水泥粉煤灰碎石樁(CFG樁)進(jìn)行處理。

2.3.1施工技術(shù)

(1)水泥粉煤灰碎石樁施工工藝。該工程采用長螺旋鉆管內(nèi)泵壓混合料灌注的施工方法施工，其施工工藝流程為：原地面處理→測量放線→長螺旋鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度→停鉆→泵送混合料→均勻拔鉆至樁頂→封頂→機(jī)具移位。

(2)施工方法。水泥粉煤灰碎石樁由水泥、粉煤灰、碎石、砂、外加劑加水拌和形成的混合料灌注而成，水泥粉煤灰碎石樁采用長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁工藝，樁體強(qiáng)度不小于10 N/mm2。施工順序采用隔樁跳打。①鉆機(jī)就位后，用鉆機(jī)塔身的前后和左右的垂直標(biāo)桿檢查塔身導(dǎo)桿，校正位置，使鉆桿垂直對準(zhǔn)樁位中心，確保CFG樁垂直度容許偏差不大于1%。②混合料攪拌要求按配合比進(jìn)行配料，拌和時間不得少于1 min?？刂坪没旌狭系募铀亢吞涠?。在泵送前混凝土泵料斗應(yīng)備好熟料。 ③鉆進(jìn)成孔。鉆孔開始時，關(guān)閉鉆頭閥門，向下移動鉆桿至鉆頭觸及地面時啟動馬達(dá)鉆進(jìn)。一般應(yīng)先慢后快，這樣實(shí)施既能減少鉆桿搖晃，又容易檢查鉆孔的偏差，以便及時糾正。在成孔過程中，如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆時應(yīng)放慢進(jìn)尺，否則易導(dǎo)致樁孔偏斜、位移，甚至使鉆桿、鉆具損壞。當(dāng)鉆頭到達(dá)設(shè)計(jì)樁長預(yù)定標(biāo)高時，在動力頭底面停留位置相應(yīng)的鉆機(jī)塔身處作醒目標(biāo)記，將其作為施工時控制孔深的依據(jù)。待動力頭底面達(dá)到標(biāo)記處的樁長即滿足設(shè)計(jì)要求。施工時還需考慮施工工作面的標(biāo)高差異并作相應(yīng)的增減。④灌注及拔管。CFG樁成孔到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止鉆進(jìn)，開始泵送混合料，當(dāng)鉆桿心充滿混合料后開始拔管，嚴(yán)禁先提管后泵料。成樁的提拔速度宜控制在2～3 m/min，成樁過程宜連續(xù)進(jìn)行，應(yīng)避免因后臺供料慢而導(dǎo)致停機(jī)待料。灌注成樁完成后，樁頂采用濕黏土封頂進(jìn)行保護(hù)。施工中每根樁的投料量不得少于設(shè)計(jì)灌注量。⑤移機(jī)。當(dāng)上一根樁施工完畢、鉆機(jī)移位，進(jìn)行下一根樁的施工。根據(jù)軸線或周圍樁的位置對需施工的樁位進(jìn)行復(fù)核，保證樁位準(zhǔn)確。

2.3.2CFG樁施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)

(1)長螺旋鉆孔、管內(nèi)泵壓混合料成樁施工在鉆至設(shè)計(jì)深度后，應(yīng)準(zhǔn)確掌握提拔鉆桿的時間，混合料泵送量應(yīng)與提拔管速度相配合，遇到飽和砂土或飽和粉土層時不能停泵待料。

(2)施工樁頂標(biāo)高宜高出設(shè)計(jì)標(biāo)高不少于0.5 m。樁頂設(shè)50 cm保護(hù)樁長，樁基加固完成7 d后開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，截去保護(hù)樁長后鋪設(shè)褥墊層。褥墊層鋪設(shè)時先鋪設(shè)30 cm厚碎石，褥墊層兩側(cè)端以片石護(hù)砌。

(3)施工垂直度偏差不應(yīng)大于 1%；樁位偏差不應(yīng)大于 0.4 倍樁徑。

(4)清土和截樁時，不得造成樁頂標(biāo)高以下樁身斷裂和擾動樁間土。

(5)褥墊層鋪設(shè)宜采用靜力壓實(shí)法。當(dāng)基礎(chǔ)底面樁間土的含水量較小時，也可采用動力夯實(shí)法，夯填度(夯填后的褥墊層厚度與虛鋪厚度的比值)不能大于0.9。

2.4水泥土回填

在黃水河、梅河倒虹吸等河道建筑物基礎(chǔ)部位設(shè)計(jì)了水泥土回填。回填水泥土所用的水泥為42.5#普通硅酸鹽水泥，將水泥和土拌和均勻，摻量重量比符合設(shè)計(jì)要求，壓實(shí)度不小于98%，所摻土料為中、重粉質(zhì)壤土，有機(jī)質(zhì)含量不大于5%，水溶鹽含量不大于3%，將混合料含水量控制在土料最優(yōu)含水量的-2%～+3%偏差范圍內(nèi)。

2.4.1施工過程

(1)挖除預(yù)留的20～30 cm厚保護(hù)土層，清除雜質(zhì)土至設(shè)計(jì)高程后進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收，檢查開挖后的基槽底部高程是否滿足設(shè)計(jì)要求。保證開挖邊坡的穩(wěn)定性，如坡度設(shè)計(jì)、打樁設(shè)置擋板臨時支護(hù)等措施。

(2)拌制水泥土：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，按土重量的百分比摻入42.5#普通硅酸鹽水泥(土為粘性土或粉質(zhì)粘土，土重按1.5 t/m3計(jì)算),拌制機(jī)械采用1 m3挖掘機(jī)或人工拌制，拌和不少于3遍，要拌和均勻，顏色達(dá)到一致。大顆粒土人工輔助粉碎，保證最大顆粒土粒徑小于5 cm，水泥土隨拌隨用。

(3)水泥土運(yùn)輸：利用挖掘機(jī)開挖，放入施工場內(nèi)，人工配合雙膠輪車運(yùn)輸，人工攤鋪回填。

(4)水泥土夯實(shí)：采用人工及機(jī)械兩種方法相互配合進(jìn)行夯實(shí)。第一層土因含水率呈飽和狀，采用人工輕夯，避免擾動下層地基。虛鋪土層厚度為20 cm,第一層土體固結(jié)后，加強(qiáng)覆蓋撒水保溫養(yǎng)護(hù)1 d。第二層仍為人工輕夯，虛鋪土層厚度為20 cm，加強(qiáng)覆蓋撒水保溫養(yǎng)護(hù)1 d。第三層重夯采用蛙式打夯機(jī)夯實(shí)，分層厚度為30 cm；夯實(shí)遍數(shù)應(yīng)通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定，一般不少于6～8遍，同時嚴(yán)格控制夯擊遍數(shù)，避免過夯使已壓實(shí)的土體被破壞。

2.4.2水泥土質(zhì)量控制

(1)施工中嚴(yán)格控制土的含水率，其以14%～18%為宜，對局部出現(xiàn)的彈簧土應(yīng)及時清除。

(2)回填應(yīng)分段依次施工，按一定的順序保持均衡上升。應(yīng)將層段間的回填土接縫處削成坡狀或齒坎狀，坡度不陡于1∶3，并對接縫處加強(qiáng)夯實(shí)，保證混合土的壓實(shí)度。

(3)施工溫度較低時應(yīng)采取保護(hù)措施，加強(qiáng)覆蓋保溫，防止霜凍破壞土體結(jié)構(gòu)；同時對已填筑完成的水泥土應(yīng)灑水覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)。

(4)填筑過程中，測量工作應(yīng)同步進(jìn)行，隨時檢查控制填土面高程及填土厚度；對水泥土層與層之間結(jié)合部的處理要符合規(guī)范規(guī)定，土面過光時要采取人工刨毛處理，保證層間結(jié)合牢固。

(5)水泥土壓實(shí)指標(biāo)：壓實(shí)度≥98%。每層土填筑完成后進(jìn)行土工試驗(yàn)，檢測土的干密度，計(jì)算土的壓實(shí)度，待其符合設(shè)計(jì)要求并經(jīng)監(jiān)理工程師簽字確認(rèn)后進(jìn)行上層土的回填。

(6)回填土應(yīng)超出加固區(qū)以外每側(cè)不少于50

cm。對邊角處機(jī)械無法夯實(shí)到位的地方應(yīng)采用人工夯實(shí)密實(shí)。

(7)回填土結(jié)束后其頂面應(yīng)高于設(shè)計(jì)高程10～20 cm，采用人工帶線整平至設(shè)計(jì)高程。

3　結(jié)　語

在南水北調(diào)中線潮河段采用基礎(chǔ)強(qiáng)夯、擠密砂石樁、CFG樁、水泥土填筑等措施對地基進(jìn)行加固，解決了渠道濕陷性黃土或砂土液化問題，提高了地基承載力，取得了良好效果，保證了南水北調(diào)中線渠道及建筑物的質(zhì)量。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-07-12

[TV91];TV8;TV52

B

1001-2184(2016)04-0053-03

黃寶德(1976-)，男，廣西北流人，工程師，碩士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作;

王永平(1968-)，男，陜西甘泉人，高級工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作.