李佳明，楊婷婷，李品利

（陜西省水利電力勘測設(shè)計研究院，陜西 西安 710001）

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，土建類工程日益增多，常常需要在各種復雜多變的地質(zhì)條件下建造工程，從而不得不對天然的不良地基進行處理，地基處理在土木與水利工程等領(lǐng)域越來越受到人們的重視。本文結(jié)合亭口水庫工程實例，對其地基加固方法進行探討分析。

1 工程概況

亭口水庫工程位于咸陽市長武縣境內(nèi)涇河一級支流黑河下游，距黑河入涇河口2 km。工程主要由大壩、溢洪道、泄洪排沙洞、輸水洞、壩后電站等主要建筑物組成。樞紐工程等別為Ⅱ等、工程規(guī)模為大（2）型。相應(yīng)的主要建筑物按2級設(shè)計，主要包括大壩、溢洪道、泄洪排沙洞、輸水洞等，工程次要建筑物按3級設(shè)計，主要包括電站廠房。其余臨時建筑物按4級設(shè)計。

電站下游右岸（回填區(qū)）布置匯流池、亭口配水站、反調(diào)蓄抽水站、辦公管理樓、高壓開閉所、管道等建筑物等。電站下游右岸回填區(qū)內(nèi)的濕陷性黃土地基需處理。本工程區(qū)建筑物地面設(shè)計高程863.0 m，現(xiàn)天然地面高程856.2 m～859.6 m，采取土或砂礫石回填，四周漿砌石擋墻圍護。

2 地質(zhì)概況

工程區(qū)典型地質(zhì)剖面圖見圖2，相關(guān)地質(zhì)參數(shù)表見表1。

圖2 工程區(qū)典型地質(zhì)剖面圖

表1 相關(guān)地質(zhì)參數(shù)表

根據(jù)野外地質(zhì)測繪、鉆探、探坑揭示，工程區(qū)地層巖性可分為4個工程地質(zhì)單元。分別為：①填土：第四系全新統(tǒng)人工堆積（Q4s），雜色，以壤土及基巖碎石、塊石組成，雜亂，具架空結(jié)構(gòu)，松散～稍密，局部為壤土堆積。層厚1.0 m～3.4 m，為路基填土。②粉質(zhì)壤土：第四系全新統(tǒng)沖積（Q41al），灰黃色，以粉粒為主，見零星鈣核，底部含砂，稍濕～濕，可塑。層厚2.8 m～8.8 m，分布于一級階地上部。③中砂：第四系全新統(tǒng)沖積（Q41al），淺黃色，成分以石英、長石為主，含零星礫石，局部夾薄層粉土，稍濕，松散～稍密。層厚0.8 m～3.2 m，分布于一級階地下部。④淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：第四系全新統(tǒng)沖積（Q41al），淺黃色～灰黑色，濕，軟塑。層厚0.4 m～2.5 m，呈透鏡狀分布于右岸坡腳一級階地下部。

由勘察試驗資料分析，布置區(qū)表面堆積的粉質(zhì)壤土具濕陷性，場地表面濕陷性土層厚度2.8～5.5 m。根據(jù)濕陷量計算成果分析，反調(diào)蓄抽水站和配水站擬建場地屬自重濕陷性場地，專項濕陷等級Ⅱ級（中等）。

3 地基處理方法

濕陷性黃土特征主要有以下幾點分別為：濕陷性、直立性、膨縮性、崩解性、難壓性，另外受含水量影響大。其中影響低級穩(wěn)定的主要因素為濕陷性。本工程地基為自重式濕陷性黃土，主要表現(xiàn)為黃土在自重或外力的作用下，被水浸潤后結(jié)構(gòu)改變而引發(fā)的顯著下沉。

結(jié)合本工程的特點將采用三種處理方法進行比較以得出最優(yōu)方案，分別為強夯法、夯實水泥土樁法、灰土擠密樁法。

強夯法亦稱固結(jié)動力法，通過重錘的自由落下，對土體進行強力夯實，以提高其強度，降低其壓縮性。該法設(shè)備簡單，原理直觀，使用廣泛，特別是對非飽和粘性土加固效果顯著。這種方法加固地基速度快，效果好，投資省，已成為處理濕陷性黃土地基廣泛采用的方法。濕陷性土層被消除的厚度可達3 m～6 m。優(yōu)點是施工工藝、設(shè)備簡單，功效高施工速度快，成本低。缺點是地基處理深度淺，對周邊環(huán)境造成一定影響[1]。

水泥土擠密樁是用人工或機械成孔，選用相對單一的土質(zhì)材料，與水泥按一定配比，以孔外充分拌合和均勻制成水泥土，分層向孔內(nèi)回填并強力夯實，制成均勻的水泥土樁。樁、樁間和土和褥墊層一起形成復合地基，夯實水泥土樁通過兩方面作用使地基強度提高[2]。處理后的復合地基強度和抗變形能力明顯提高，可基本消除地基土的濕陷性和提高地基土的承載力[3]。優(yōu)點是復核地基抗變形模量有較大的增長，顯著提高了地基承載力。缺點是施工工期較長，成本高。

灰土擠密樁是加固地下水位以上濕陷性黃土、素填土、雜填土等軟地基的一種方法，一般采用沉拔管法、爆擴法、沖擊法和人工挖空法等成孔。施工流程為成孔后將配合好的灰土料灌入孔內(nèi)，然后分層錘擊擠密，從而達到消除地基土濕陷的目的。由灰土把部分原土置換出來成復合地基。以達到提高原有地基承載力和減少沉降的目的[3]。優(yōu)點是處理深度較深可達到10 m～12 m，能有效提高地基承載力。缺點是施工工藝較難控制，樁間土的壓縮變形量大，易發(fā)生斷樁。

以上三種方法均可以消除黃土的濕陷性且能夠提高地基承載力。依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》[4]并通過現(xiàn)場試驗或計算后地基承載力值見表2，下臥土層承載力驗算值見表3。

表2 地基承載力值

表3 下臥土層承載力驗算值

4 對比結(jié)果

通過試驗及計算的結(jié)果可以看到強夯法、水泥土擠密樁法、灰土擠密樁法、均消除了黃土濕陷性，地基承載力的特征值均有不同程度的提高。水泥土擠密樁法提高最多，強夯法居中，灰土擠密樁法最小。在滿足設(shè)計要求的前提下，由于本工程處理濕陷性土層較淺（小于6 m）且為非飽和粘性土，且無大范圍提高地基承載力的需求。與民建工程不同，本工程區(qū)所處位置周邊一定范圍內(nèi)無居民居住，對周邊環(huán)境影響較小。加之考慮到工程的投資、施工進度、施工的工藝等因素，因此本次工程地基加固出路采用強夯法最為合理。施工階段在強夯機具選擇后，對現(xiàn)場進行試夯或試驗性施工，施工、檢測都要嚴格遵循有關(guān)規(guī)范要求。

5 結(jié)論

（1）根據(jù)工程實際，從施工質(zhì)量、工程進度、施工工藝，投資、等多方面進行比選，得出本工程強夯法處理地基最為合理。目前本工程已施工完成，效果理想，有效改善黃土地基的濕陷性，提高了地基的承載力。且強夯法施工方法簡單，投資小，施工速度快。運行工況良好，可供類似工程設(shè)計和施工借鑒。

（2）通過實踐總結(jié)，筆者認為強夯法在下列工況下可優(yōu)先考慮：①利于夯具展開的平整場地上；②四周開闊無居民區(qū)；③地下水位以上且濕陷性厚度不超過6 m的黃土地基以及經(jīng)部分開挖后厚度不大于10 m～12 m的黃土地基。