(四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院勘察分院，四川 郫縣，611731)

1 工程概況

玉林橋水電站工程位于峨邊縣境內(nèi)，閘壩位于大渡河右岸Ⅰ級(jí)支流官料河下游干河溝一帶，廠址位于官料河河口右岸。正常蓄水位為638.0m，最大壩高19.6m，水庫(kù)總庫(kù)容143.9萬(wàn)m3，設(shè)計(jì)水頭76.68m，總裝機(jī)容量51MW，主要建筑物有閘壩、引水隧洞、調(diào)壓室、壓力管道、發(fā)電廠房等。該工程于2004年4月開(kāi)工興建，2008年6月開(kāi)始運(yùn)行發(fā)電，目前各項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施及機(jī)器設(shè)備運(yùn)行良好。

本工程大壩基礎(chǔ)置于覆蓋層上，為了增加攔河閘壩閘基的地基承載力，保證工程安全，對(duì)覆蓋層中分布的砂壤土層進(jìn)行振沖碎石樁處理。

2 閘壩區(qū)工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

閘壩區(qū)河流流向N53°E～S85°E，山頂高程1200m～1400m，河床高程626.0m～628.0m，相對(duì)高差575m～760m，屬低山地貌。河床縱坡比降3.8%，河床寬21.0m～35.5m，兩岸山勢(shì)陡峻，坡角40°～75°，為“V”型谷。地貌上表現(xiàn)為構(gòu)造剝蝕和剝蝕堆積地貌。

2.2 地層巖性

基巖為震旦系上統(tǒng)燈影組(Zbd)之白云巖夾白云質(zhì)灰?guī)r；第四系地層有河流沖積層、崩坡積層和崩積人工堆積層。其巖性特征詳見(jiàn)表1。

表1閘壩區(qū)地層特征一覽

2.3 水文地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)地下水按埋藏條件分為孔隙潛水和基巖裂隙水，受地表水和大氣降水補(bǔ)給，向下游或官料河排泄。

2.4 河床覆蓋層分布及力學(xué)特征

2.4.1 工程地質(zhì)特征

閘壩區(qū)河床覆蓋層為第四系全新統(tǒng)河流沖積層，厚20.0m～25.5m，具多層結(jié)構(gòu)特征，從上至下依次為：漂卵礫石夾砂，厚0.67m～5.37m；砂壤土厚4.04m～10.55m，從上游至下游逐漸變?。粔K碎石厚1.70m～10.69m，從上游至下游逐漸變厚；卵礫石夾砂，厚4.22m～6.40m。漂卵礫石主要成分為變質(zhì)巖及火成巖，磨圓度中等，球度及分選性較差。塊碎石成分為白云巖，為近岸崩塌堆積而成。

據(jù)超重型動(dòng)力觸探資料：漂卵礫石夾砂N120=4.3～12.0擊/10cm，平均值為5.75擊/10cm，屬稍密～中密結(jié)構(gòu)，允許承載力為0.3MPa～0.4MPa；塊碎石N120=4.27～6.9擊/10cm，屬稍密，局部架空，允許承載力為0.2MPa～0.3MPa；卵礫石夾砂N120=5.7～8.8擊/10cm，屬中密，允許承載力為0.4MPa～0.5MPa。據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)資料：砂壤土N63.5=5.25～6.28擊/30cm，平均值為5.6擊/30cm，允許承載力為0.1MPa。

2.4.2 物理力學(xué)特性

根據(jù)坑探及鉆孔對(duì)砂壤土取樣試驗(yàn)，其物理力學(xué)特性見(jiàn)表2。

表2砂壤土試驗(yàn)成果匯總

2.4.3 砂壤土地震液化評(píng)價(jià)

本區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度，根據(jù)液化土的判別標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)壩區(qū)砂壤土地震液化評(píng)價(jià)見(jiàn)表3。

表3砂壤土地震液化對(duì)比評(píng)價(jià)

從上表看出，壩區(qū)砂壤土層在Ⅶ度地震作用下存在部分液化的可能。

綜上所述，上部漂卵礫石夾砂結(jié)構(gòu)多為稍密，不宜直接作為閘壩地基；砂壤土承載力低，變形大，且存在地震液化問(wèn)題，不能直接作為地基持力層；塊碎石局部有架空結(jié)構(gòu)，不均勻變形及滲漏與滲透變形較大，不宜直接作地基持力層；底部的卵礫石夾砂結(jié)構(gòu)多為中密，可作為閘基持力層。如以覆蓋層作為閘壩地基，地質(zhì)建議采取可靠的抗壓縮變形、防滲和砂土液化的工程處理措施，提高地基承載能力和抗?jié)B性能。

根據(jù)覆蓋層地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)采取振沖碎石樁的加固措施，孔徑φ1m，間排距2m，梅花型布置。在上部漂卵礫石層上，清除大塊徑1m以上的塊石，通過(guò)振沖加固，漂卵礫石層不存在變形的問(wèn)題，提高砂壤土層的密度及承載力，減少變形，消除在地震條件下液化的可能。

3 施工方案

振沖法適用于處理砂土、粉土、粉質(zhì)粘土、素填土和雜填土等地基。對(duì)重要的或場(chǎng)地地層復(fù)雜的工程，在正式施工前應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定其處理效果，由于玉林橋水電站攔河閘基為覆蓋層地基，在進(jìn)行施工前須進(jìn)行振沖試驗(yàn)，以確定較好的施工參數(shù)和處理效果。

3.1 孔位布置

在沖砂閘場(chǎng)地內(nèi)選擇砂壤土埋深較厚地段布置三排振沖樁，按邊長(zhǎng)1.5m等邊三角形梅花型布置。

3.2 試驗(yàn)參數(shù)選擇

表4制樁試驗(yàn)參數(shù)

3.3 制樁工藝

單樁工藝流程：①定位孔試機(jī)→②振沖造孔→③清孔→④加料振密→⑤終孔位移。振沖施工按下列步驟進(jìn)行：

(1)清理平整施工場(chǎng)地，布置樁位；

(2)施工機(jī)具就位，使振沖器對(duì)準(zhǔn)樁位，開(kāi)水開(kāi)電，檢查水壓、電壓和振沖器的空載電流是否正常；

(3)啟動(dòng)供水泵和振沖器，將振沖器按1m/min～2m/min的速度徐徐下沉，下沉?xí)r電流值不能超過(guò)電機(jī)的額定值。造孔速度為0.5m/min～2.0m/min，直至達(dá)到設(shè)計(jì)孔深。在開(kāi)孔過(guò)程中，要記錄振沖器各深度的電流值和時(shí)間；

(4)造孔后提升振沖器直至孔口，再放至孔底，重復(fù)兩三次擴(kuò)大孔徑并使孔內(nèi)泥漿變稀，開(kāi)始填料制樁；

(5)邊振動(dòng)邊下料，根據(jù)少吃多餐的原則，用裝載機(jī)輔以人工填料，每次加料0.5m3后進(jìn)行振密，由于填料的不斷擠入，孔壁土的約束力逐漸增大，一旦約束力與振沖器產(chǎn)生的振力相等，樁徑則不再擴(kuò)大，便達(dá)到了密實(shí)電流。當(dāng)電流達(dá)到規(guī)定的密實(shí)電流時(shí)和規(guī)定的留振時(shí)間后，將振沖器提升30cm～50cm；

(6)重復(fù)以上步驟，自下而上逐漸制作樁體直至孔口，記錄各段深度的填料量、最終電流值和留振時(shí)間，并均應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定；

(7)關(guān)閉振沖器和水泵。

4 質(zhì)量檢測(cè)

在施工結(jié)束后，采用載荷試驗(yàn)和動(dòng)力觸探試驗(yàn)檢測(cè)加固后復(fù)合地基承載力值及加固效果。該工程現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)載荷試驗(yàn)3點(diǎn)，動(dòng)探試驗(yàn)檢測(cè)45點(diǎn)，檢測(cè)點(diǎn)平面位置示意見(jiàn)圖1。

圖1 載荷試驗(yàn)示意

4.1 載荷試驗(yàn)

本次試驗(yàn)采用模擬建筑物地基豎向受壓的實(shí)際工作條件的試驗(yàn)方法—慢速維持荷載法進(jìn)行。

4.1.1 加載裝置

碎石樁采用正三角形布置，樁距1.5m，單樁承擔(dān)的加固面積1.95m2，故采用面積為2.0m2的方形剛性壓板。試驗(yàn)采用2000kN液壓千斤頂加載。荷載大小用0.4級(jí)精密度壓力表量測(cè)，千斤頂反力通過(guò)反力梁用堆載來(lái)平衡。

4.1.2 沉降量測(cè)裝置

沉降位移用百分表進(jìn)行量測(cè)，在壓板的兩個(gè)正交方向，對(duì)稱(chēng)壓板中心安置4只百分表，百分表通過(guò)磁性表座固定在基準(zhǔn)梁上，基準(zhǔn)梁一端固定，另一端自由。4只百分表測(cè)的沉降量的平均值即為壓板中心的沉降量。

4.1.3 試驗(yàn)方法

(1)加荷載等級(jí)劃分：加載分8級(jí)、卸載共分4級(jí)進(jìn)行，具體的加載等級(jí)詳見(jiàn)試驗(yàn)成果匯總表(表5、表6、表7)。

(2)沉降觀測(cè)：每加一級(jí)荷載，按10min、10min、10min、15min、15min讀記壓板沉降1次，以后按每30min讀記一次。

(3)沉降相對(duì)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)1h內(nèi)沉降量小于0.1mm時(shí)，認(rèn)為該級(jí)已經(jīng)達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定，可進(jìn)行下一級(jí)加載。

(4)終止加載條件：當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，即可終止加載：

①沉降急劇增大，土被擠出或承壓板周?chē)霈F(xiàn)明顯的隆起；

②承壓板的累計(jì)沉降量已大于其寬度或直徑的6%；

③當(dāng)達(dá)不到極限荷載，而最大加載壓力已大于設(shè)計(jì)要求壓力值的2倍。

(5)卸載級(jí)數(shù)：可為加載級(jí)數(shù)的一半，等量進(jìn)行，每卸一級(jí)，間隔半小時(shí)，讀記回彈量，待卸完全后間隔3h讀記總回彈量。

表5靜載點(diǎn)ZH1(127#樁)試驗(yàn)結(jié)果匯總

表6靜載點(diǎn)ZH2(53#樁)試驗(yàn)結(jié)果匯總

表7靜載點(diǎn)ZH3(274#樁)試驗(yàn)結(jié)果匯總

4.2 動(dòng)力觸探試驗(yàn)

本次檢測(cè)采用超重型動(dòng)力觸探，按《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021-2001)有關(guān)要求進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)所測(cè)樁體或樁間土密實(shí)度，結(jié)合載荷試驗(yàn)成果，水平向進(jìn)行比較，綜合評(píng)價(jià)該場(chǎng)地復(fù)合地基的承載力及均勻性。

5 試驗(yàn)結(jié)果分析

5.1 載荷試驗(yàn)

加載等級(jí)及載荷試驗(yàn)成果匯總見(jiàn)表5-表7。通過(guò)繪制P-S曲線(圖2、圖3、圖4)，根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ 79-2002)，按照相對(duì)變形值確定復(fù)合地基承載力特征值。對(duì)于場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)，壓板下主要以砂土為主，取s/b=0.010，即s=14mm所對(duì)應(yīng)的荷載為該點(diǎn)地基承載力特征值。

由于各點(diǎn)沉降均較小，按照相對(duì)變形值所得承載力均大于施加荷載的一半，故取所施加荷載的一半為其承載力特征值。所得復(fù)合地基承載力特征值詳見(jiàn)載荷試驗(yàn)分析成果匯總表(表8)。

圖2 靜載點(diǎn)ZH1試驗(yàn)P-S曲線

圖3 靜載點(diǎn)ZH2試驗(yàn)P-S曲線

圖4 靜載點(diǎn)ZH3試驗(yàn)P-S曲線

5.2 動(dòng)力觸探試驗(yàn)

本次檢測(cè)采用超重型動(dòng)力觸探，全場(chǎng)共檢測(cè)45點(diǎn)，其中振沖樁23點(diǎn)，樁間土22點(diǎn)。試驗(yàn)成果表明，樁間土均有不同程度的擠密效果，振沖樁體較密實(shí)，在處理深度范圍內(nèi)沒(méi)有軟弱夾層，整個(gè)場(chǎng)地均勻性較好。

6 結(jié)語(yǔ)

本次載荷試驗(yàn)檢測(cè)的振沖樁復(fù)合地基承載力特征值均不低于289kPa，樁間土均有不同程度的擠密效果，振沖樁體較密實(shí)，在處理深度范圍內(nèi)沒(méi)有軟弱夾層，整個(gè)場(chǎng)地均勻性較好，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)業(yè)主四川明達(dá)集團(tuán)峨邊電能有限責(zé)任公司編制的《玉林橋水電站工程竣工安全鑒定運(yùn)行自檢報(bào)告》中大壩運(yùn)行情況部分結(jié)論，該電站運(yùn)行12年情況表明，左岸非溢流壩、泄洪沖砂閘、右岸非溢流壩均運(yùn)行良好，無(wú)變形、位移和滲漏情況。

振沖碎石樁法處理軟土地基不僅效果好、速度快，而且節(jié)省工程造價(jià)、適用性廣。隨著施工工藝的日益成熟，振沖碎石樁將會(huì)在更多的工程建設(shè)中得到應(yīng)用。