張 波

（喀什地區(qū)水利水電勘測設(shè)計(jì)院，新疆 喀什 844000）

1 工程概況

巴楚縣葉爾羌河灌區(qū)節(jié)水改造工程拜什托普支渠位于巴楚縣西南部，距縣城108 km，工程區(qū)年平均氣溫11.7℃，1月份最冷，平均氣溫-7.4℃，7月份最熱，平均氣溫26.0℃；極端最高氣溫42.7℃，最低氣溫-24.2℃。無霜期長，封凍期較短，歷年無霜期一般為213 d。多年平均凍土深度0.41 m，巴楚縣城區(qū)域內(nèi)的最大凍土深為0.65 m。支渠改建長度11.05 km，渠首端高程為1106.32 km，渠末段高程為1104.2 km。

2 工程地質(zhì)條件

第①層為粉土：土黃色、松散～稍密，濕陷系數(shù)δs=0.001～0.003，為非濕陷性土，連續(xù)分布，其厚度為0.5m～2.5m之間；第②層為淤泥質(zhì)土夾層：灰黑色、松散，濕陷系數(shù)δs=0.002～0.005，為非濕陷性土，連續(xù)分布，其厚度為0.25 m～0.60 m之間；中間夾少量粘土層，不連續(xù)分布，其厚度為0.20 m～0.50 m之間；第③層為巨厚的粉砂，青灰色，飽和、呈松散至稍密態(tài)、其厚度大于勘探深度。粉土層、淤泥質(zhì)土層、粉砂層物理力學(xué)性質(zhì)見表 1～3。

表1 粉土層物理力學(xué)性質(zhì)表

表2 淤泥質(zhì)土層物理力學(xué)性質(zhì)表

表3 粉砂層物理力學(xué)性質(zhì)表

拜什托普支渠的地基巖性以粉土、粉砂和淤泥及粘土為主。渠道邊坡穩(wěn)定性較差，邊坡有變形破壞的可能。根據(jù)現(xiàn)場和室內(nèi)試驗(yàn)所得的成果，建議內(nèi)坡不應(yīng)陡于1∶1.75。通過對(duì)此區(qū)域粉砂層的試驗(yàn)資料和液化初判方法，屬液化土層。根據(jù)標(biāo)貫實(shí)驗(yàn)，液化深度為7.0 m，因此需采取防液化措施。

3 砂礫石換填試驗(yàn)設(shè)計(jì)及施工參數(shù)

3.1 換填材料

為進(jìn)行砂礫石換填試驗(yàn)，在工程區(qū)取料場選取三組試樣，分別標(biāo)號(hào)X1-1、X1-2、X1-3后，進(jìn)行顆分、熔鹽、有機(jī)質(zhì)含量和擊實(shí)試驗(yàn)。由于不均勻系數(shù)Cu＞5，曲率系數(shù)Cc∈(1，3)，所以三組試樣級(jí)配良好，且含鹽量、含泥量、有機(jī)質(zhì)含量均符合《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79-2012），換填材料試樣參數(shù)成果見表4。

表4 換填材料試樣參數(shù)成果

3.2 換填試驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.2.1 試驗(yàn)方案

本工程換填材料選用天然級(jí)配砂礫石，碾壓過程使用LG 518A機(jī)械驅(qū)動(dòng)單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)，單層虛鋪厚度控制在450 mm±10mm，總的換填碾壓層數(shù)為10層。碾壓遍數(shù)根據(jù)所對(duì)應(yīng)攤鋪層實(shí)際密度確定，攤鋪層承載力指標(biāo)由平板荷載試驗(yàn)確定，攤鋪層橫向及縱向強(qiáng)度變動(dòng)則由圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。最后根據(jù)換填墊層地基的均勻度和密實(shí)度指標(biāo)檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)換填效果。

3.2.2 碾壓遍數(shù)

選取5 m×30 m的試驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行最優(yōu)碾壓遍數(shù)試驗(yàn)，將在所設(shè)定的碾壓遍數(shù)下進(jìn)行換填墊層壓實(shí)度試驗(yàn)，根據(jù)碾壓遍數(shù)與壓實(shí)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系（表5）進(jìn)行最優(yōu)碾壓遍數(shù)的確定。

表5 碾壓遍數(shù)與壓實(shí)度的對(duì)應(yīng)

由上表數(shù)據(jù)可知，當(dāng)碾壓遍數(shù)達(dá)到8遍時(shí)攤鋪層壓實(shí)度增加速度放緩，故應(yīng)將振動(dòng)碾壓遍數(shù)設(shè)定為8遍，所對(duì)應(yīng)的虛鋪層厚度450 mm±10 mm，即采用1遍靜壓→8遍振動(dòng)碾壓→1遍靜壓的碾壓試驗(yàn)工藝。

3.3 砂礫石換填試驗(yàn)施工參數(shù)

3.3.1 填筑土料

該渠道填方土料是首先充分利用老渠堤料，地層巖性為粉土和粉砂為主，粉土天然密度為1.82 g/cm3～1.88 g/cm3，干密度為1.48 g/cm3～1.53 g/cm3。根據(jù)室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)，25擊次最優(yōu)含水量17.4%，最大干密度1.66 g/cm3。碾壓時(shí)壓實(shí)度必須＞0.96。取土?xí)r將表層0.2 m～0.5 m鏟除，樹根、草根都必須清掉。

根據(jù)實(shí)地勘探，工程所需填筑土料可從民生渠河床內(nèi)開采。其巖性為粉土和粉砂混合土。天然含水量20%～30%之間，易溶鹽含量低，可開采厚度1.0 m～1.5 m以上，可采量為1000萬m3，開采時(shí)將表層0.1 m～0.3 m鏟除，并必須翻曬。根據(jù)室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)25擊次，最優(yōu)含水量16.8%，最大干密度1.54 g/cm3，粘粒含量6.9%，滲透系數(shù)2.8×10-3cm/s，除粘粒含量偏低，含水量稍偏高以外均滿足規(guī)范要求，平均運(yùn)距5.0 km，建議壓實(shí)度控制在0.96。

3.3.2 碾壓設(shè)備

所采用的LG518A機(jī)械驅(qū)動(dòng)單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)工作質(zhì)量≥20 t，振動(dòng)行駛速度≤2.5 km/h，振動(dòng)輪靜置荷載≥480 N/cm，激振力＞410 kN，碾壓錯(cuò)位誤差≤0.3 cm。砂礫石換填墊層施工時(shí)單層虛鋪厚度實(shí)際為38.5 cm～45.0 cm，壓實(shí)后的厚度為30.1 cm～35.0 cm，10層總換填碾壓層數(shù)的總厚度為4.011 m，實(shí)際壓實(shí)率達(dá)0.84。

4 地基換填效果檢驗(yàn)

4.1 荷載試驗(yàn)

在拜什托普支渠換填碾壓試驗(yàn)區(qū)域設(shè)置三處試驗(yàn)點(diǎn)M1、M2、M3，剛性承壓板面積均按1.5 m2設(shè)計(jì)，并根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79-2012）的規(guī)定進(jìn)行荷載試驗(yàn)，換填墊層承載力特征值所對(duì)應(yīng)荷載均比最大荷載的一半要小。土層變形模量E0計(jì)算公式為：

式中：I0為承壓板形狀系數(shù)，本次試驗(yàn)所選用圓形承壓板I0=0.791；μ為土體泊松比，此處取μ=0.283；p為應(yīng)力～沉降量曲線上線性段承載力，kPa；s為應(yīng)力～沉降量曲線上與p所對(duì)應(yīng)的沉降量,mm；d為剛性圓形承壓板直徑,m，取d=0.6912 m。拜什托普砂礫石換填荷載試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 拜什托普砂礫石換填荷載試驗(yàn)結(jié)果

綜上，拜什托普支渠砂礫石換填墊層承載力特征值取770 kPa，土層變形模量取58.46 MPa。

4.2 重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)

圖1 重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)結(jié)果

重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)主要用于墊層橫向及豎向強(qiáng)度變動(dòng)趨勢檢驗(yàn)，在拜什托普支渠砂礫石換填試驗(yàn)區(qū)設(shè)置4個(gè)深度3 m的試驗(yàn)點(diǎn)T1、T2、T3、T4，重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)所得擊數(shù)與深度的關(guān)系見圖1。圖1表明，重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)過程中擊數(shù)在橫向上的變換比價(jià)均勻，而在縱向上的變化隨深度增加變動(dòng)趨勢增大，變動(dòng)趨勢規(guī)律及取值范圍均符合《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79-2012）。

5 結(jié)論

本文對(duì)巴楚縣葉爾羌河灌區(qū)節(jié)水改造工程拜什托普支渠砂礫石換填試驗(yàn)研究結(jié)果表明，換填法地基處理技術(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)用，地基處理方案以天然級(jí)配砂礫石作為換填碾壓墊層符合承載力及變形的設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)于拜什托普支渠工程地基處理完全適用，只要保證碾壓遍數(shù)、填筑土料、碾壓設(shè)備等參數(shù)選取的合理性與適用性，必將取得良好的工程效果。