李 博 張遠(yuǎn)芳

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052; 2.新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

濕陷性黃土是指在一定壓力下受水浸濕，土結(jié)構(gòu)迅速破壞，并產(chǎn)生顯著附加下沉的黃土。黃土的濕陷性對(duì)工程具有重要影響[1]。強(qiáng)夯法是處理濕陷性黃土地基的一種行之有效的方法，與其他處理方法相比較，具有適用范圍廣、施工簡(jiǎn)便、速度快工期短、投資少費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)[2]。本研究針對(duì)新疆某輸水干渠六標(biāo)工程實(shí)例，對(duì)濕陷性黃土的強(qiáng)夯設(shè)計(jì)、施工、效果評(píng)價(jià)進(jìn)行了初步探討，對(duì)該工程的濕陷性黃土地基處理具有一定的參考價(jià)值。

1 工程概況

新疆某輸水干渠濕陷性土強(qiáng)夯處理工程，工程線路總長(zhǎng)128.802 km。該工程主要由輸水明渠及渠系建筑物(閘、涵)、隧洞、輸水涵洞、輸水渡槽、退水系統(tǒng)、防洪系統(tǒng)、伴渠道路、農(nóng)渠交叉建筑物(渡槽、農(nóng)涵、倒虹吸)及交通交叉建筑物(交通橋、路涵)等組成。工程為Ⅰ等大(1)型工程。

本研究針對(duì)新疆某輸水干渠六標(biāo)工程，樁號(hào)73+459.445～84+416.287，長(zhǎng)10.957 km，其中渠道濕陷性土地基強(qiáng)夯段長(zhǎng)6.13 km，設(shè)計(jì)流量44.3 m3/s，加大流量為52 m3/s。渠道縱坡為 1/10 000，梯形斷面，填方段外邊坡1∶1.75，挖方段外邊坡1∶1和1∶1.5兩種。

2 工程地質(zhì)

2.1 場(chǎng)地濕陷性土的分布及成因

1)渠道樁號(hào)73+440～75+000段：該段渠線處在丘陵區(qū)斜坡段及界梁子沖溝內(nèi)，溝寬567 m，溝深15.6 m，地形起伏，地面高程652 m～679 m。

地層巖性為第四系上更新統(tǒng)沖洪積低液限粉土夾低液限粘土，厚度10 m～20 m。該段渠道為挖、填方段，挖深5 m～16 m，過沖溝時(shí)最大填方高度5 m～9.7 m。

2)渠道樁號(hào)75+000～84+397段：該段渠線處在丘陵斜坡段，溝梁相間，地形起伏，沖溝較發(fā)育，溝內(nèi)無水，降雨時(shí)溝內(nèi)有洪流，地面高程630 m～670 m。

地層巖性為第四系上更新統(tǒng)沖洪積低液限粉土、低液限粘土、黃土及侏羅系中～上統(tǒng)泥巖、砂巖及煤層，以砂巖為主。該段渠道為挖、填方渠段，一般挖深5 m～10 m，最深21.5 m。

黃土主要分布在樁號(hào)75+621～76+069，77+556～77+904，黃土含水率1.5%～26.4%，干密度1.37 g/cm3～1.73 g/cm3，壓縮系數(shù)av0.1-0.3=0.09 MPa-1～0.720 MPa-1，壓縮模量Es0.1-0.3=2.57 MPa～19.36 MPa，屬低～中壓縮性土。0 m～1 m濕陷系數(shù)為0.089～0.126 4，濕陷起始?jí)毫? kPa～107 kPa，屬?gòu)?qiáng)濕陷性黃土；1 m～2 m濕陷系數(shù)為0.004 4～0.026 4，濕陷性輕微，濕陷起始?jí)毫?6.8 kPa～360 kPa；2 m～3 m濕陷系數(shù)為0.058～0.075，濕陷起始?jí)毫?9.5 kPa，濕陷性中～強(qiáng)濕陷；3 m～4 m濕陷系數(shù)為0.016 6～0.087 7，濕陷起始?jí)毫?3 kPa～148 kPa，濕陷性微～強(qiáng)濕陷；4 m～5 m濕陷系數(shù)為0.022 9～0.074 2，濕陷起始?jí)毫?3 kPa～138 kPa，濕陷性微～強(qiáng)濕陷；5 m～6 m濕陷系數(shù)為0.005 8～0.018 8，濕陷起始?jí)毫?7 kPa～176.5 kPa，濕陷性輕微。

2.2 場(chǎng)地濕陷性土分布規(guī)律

1)濕陷性在垂直方向分布具有一定的規(guī)律性，由地表向深部，濕陷系數(shù)δs呈逐漸變小的趨勢(shì)，由強(qiáng)濕陷性土逐漸變?yōu)橹械葷裣荨⑤p微濕陷、非濕陷土層。

2)濕陷性在渠道沿線也有一定的規(guī)律性，其濕陷性以界梁子溝(樁號(hào)75+000)為界，具有東部相對(duì)較強(qiáng)，西部相對(duì)較弱的特點(diǎn)。

2.3 場(chǎng)地的濕陷類型及等級(jí)

根據(jù)GB 50025—2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[3]中關(guān)于場(chǎng)地濕陷類型的判別標(biāo)準(zhǔn)。沖洪積區(qū)濕陷性土的自重濕陷量大部分為18 mm～59 mm(<70 mm)，屬非自重濕陷性場(chǎng)地，濕陷等級(jí)為Ⅰ(輕微)或Ⅱ(中等)，僅少部分自重濕陷量為大于70 mm，如樁號(hào)82+035,83+295 m處為82 mm～157 mm，屬自重濕陷性場(chǎng)地，濕陷等級(jí)為Ⅱ(中等)或Ⅲ(嚴(yán)重)。

3 處理措施

根據(jù)不同挖填型式，不同填方高度及不同濕陷性土層厚度等，不同渠段濕陷性土處理型式也不同。挖方渠段濕陷性土與填方、半挖半填渠段濕陷性土層厚度大于2 m均采用強(qiáng)夯法處理。

3.1 強(qiáng)夯試驗(yàn)內(nèi)容

1)強(qiáng)夯試夯區(qū)布置。

本研究在渠道濕陷性基礎(chǔ)范圍內(nèi)布置12個(gè)強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)，強(qiáng)夯處理深度為4 m～7 m不等，強(qiáng)夯試夯區(qū)面積為20 m×20 m，即400 m2。通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確定強(qiáng)夯的適用性和處理效果，確定合適的強(qiáng)夯設(shè)計(jì)參數(shù)和施工參數(shù)。

2.4 疾病及藥物影響 疾病是小兒厭食癥的重要原因[4]。兒童發(fā)生疾病時(shí)往往會(huì)伴有食欲下降，尤其是患有消化系統(tǒng)疾病時(shí)，如胃腸炎、消化性潰瘍、肝炎等，食欲、食量下降更加明顯。兒童在發(fā)熱時(shí)，消化液分泌減少，各種消化酶活性降低，導(dǎo)致食欲減退、口腔黏膜干燥、腹脹、便秘等，可使其消化吸收功能降低，引起不思飲食。并且部分藥物(如紅霉素、磺胺藥物等)對(duì)胃黏膜有刺激作用，可能引起腹痛和惡心、嘔吐等。另外，服用過多的鈣片、維生素A或D也可出現(xiàn)食欲減退現(xiàn)象。

2)試夯區(qū)夯擊能。

a.濕陷性土層厚2 m～3 m采用3 000 kN·m夯擊能；影響深度不小于3 m；

b.濕陷性土層厚3 m～4 m采用4 000 kN·m夯擊能；影響深度不小于4 m；

c.濕陷性土層厚4 m～5 m采用5 000 kN·m夯擊能；影響深度不小于5 m；

d.濕陷性土層厚5 m以上采用7 000 kN·m夯擊能；影響深度不小于7 m。

施工參數(shù)詳見表1。

表1 強(qiáng)夯試驗(yàn)施工參數(shù)表

3)清理及平整場(chǎng)地。

清除場(chǎng)地內(nèi)的植耕土、植物根系、污染物及有機(jī)物質(zhì)，對(duì)該場(chǎng)地進(jìn)行整平處理，使得基底坡度小于20%，并將基底碾壓密實(shí)。

4)夯點(diǎn)布置。

第一遍夯點(diǎn)的間距為5.0 m，正方形布置；第二遍夯點(diǎn)在第一遍四個(gè)相鄰主夯點(diǎn)的中間插點(diǎn)，間距亦為5.0 m，正方形布置；夯點(diǎn)整體呈梅花形布置。滿夯的夯印彼此搭接1/4，詳見圖1。

5)對(duì)布置好的待夯點(diǎn)進(jìn)行夯擊。

強(qiáng)夯夯點(diǎn)中心位移偏差應(yīng)小于50 mm，夯錘應(yīng)保持垂直，傾斜度應(yīng)不大于30°；第一遍點(diǎn)夯完成后，對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行場(chǎng)地平整，利用護(hù)樁標(biāo)定第二遍點(diǎn)夯的位置，測(cè)量夯區(qū)高程計(jì)算第一遍點(diǎn)夯地基夯沉量。達(dá)到相應(yīng)的時(shí)間間歇后，完成第二遍點(diǎn)夯及相應(yīng)的試夯檢測(cè)任務(wù)。第二遍點(diǎn)夯完成后，測(cè)量相應(yīng)的標(biāo)高，計(jì)算相應(yīng)的夯擊沉降量。

6)滿足間歇時(shí)間后，進(jìn)行滿夯。

強(qiáng)夯試驗(yàn)內(nèi)容包括夯前原狀土取樣要求及物理力學(xué)指標(biāo)(干密度、濕陷系數(shù)、含水率)檢測(cè)、夯后土樣取樣要求及物理力學(xué)指標(biāo)(干密度、濕陷系數(shù)、地基承載力)檢測(cè)、其他技術(shù)要求。

3.2 強(qiáng)夯施工流程

強(qiáng)夯施工流程見圖2。

3.3 處理效果的判斷標(biāo)準(zhǔn)

1)渠堤基礎(chǔ)土樣干密度不小于1.55 g/cm3。

2)土層濕陷系數(shù)δs<0.015，即為滿足設(shè)計(jì)要求；若其中一組濕陷系數(shù)大于0.015，再抽檢一組(在非夯點(diǎn)上)，若濕陷系數(shù)均小于0.015，即認(rèn)為合格，若濕陷系數(shù)大于0.015，即為不合格，需進(jìn)行補(bǔ)夯處理。

3)浸水試驗(yàn)中，觀測(cè)濕陷量、耗水量、浸濕范圍及地面裂縫。當(dāng)5 d的平均濕陷量小于1 mm/d時(shí)濕陷穩(wěn)定停止加水。停止加水后繼續(xù)觀察10 d～15 d，當(dāng)連續(xù)5 d的平均下沉量小于1 mm/d，試驗(yàn)終止，地基處理深度范圍內(nèi)土層滲透性是否明顯改善。

4 結(jié)語

強(qiáng)夯法所用設(shè)備簡(jiǎn)單，原理直觀、適用范圍廣泛，對(duì)于加固濕陷性黃土具有加固速度快、施工簡(jiǎn)便、效果好、投資少等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)強(qiáng)夯能級(jí)達(dá)到4 000 kN·m時(shí)，對(duì)上層0 m～5 m的濕陷性達(dá)到全部消除。場(chǎng)地夯前濕陷系數(shù)δs>0.015，土樣干密度基本小于1.55 g/cm3，為濕陷性黃土；使用強(qiáng)夯法加固后，濕陷系數(shù)δs在0 m～5 m范圍內(nèi)均小于0.015，渠堤基礎(chǔ)土樣干密度在1.56 g/cm3～1.72 g/cm3范圍，消除了濕陷性。為強(qiáng)夯施工順利進(jìn)行提供科學(xué)、準(zhǔn)確的指導(dǎo)數(shù)據(jù)。