劉瑛文

(黑龍江省水利工程建設(shè)質(zhì)量與安全監(jiān)督技術(shù)中心，黑龍江 哈爾濱 150040)

1 工程概況

黑龍江省松花江流域胖頭泡蓄滯洪區(qū)是松花江流域防洪體系的重要組成部分，與白山水庫、豐滿水庫、尼爾基水庫、月亮泡蓄滯洪區(qū)及城市堤防共同承擔(dān)哈爾濱市城市防洪任務(wù)，使哈爾濱市防洪標(biāo)準(zhǔn)達到200 a一遇。蓄滯洪區(qū)防洪工程和安全建設(shè)項目的建設(shè)為胖頭泡蓄滯洪區(qū)的安全啟用和及時分洪創(chuàng)造條件，保障流域防洪安全及蓄滯洪區(qū)內(nèi)人民生命財產(chǎn)安全。

老龍口分洪閘是胖頭泡蓄滯洪區(qū)防洪工程重要組成部分[1]。屬于大(2)型工程，位于胖頭泡蓄滯洪區(qū)老龍口堤防樁號1+000 km處。老龍口分洪口門擋洪時防洪標(biāo)準(zhǔn)與兩側(cè)的嫩江堤防防洪標(biāo)準(zhǔn)一致，為50 a一遇，分洪時按50 a一遇洪水設(shè)計，200 a一遇洪水校核。建筑物級別為2級，防洪水位133.75 m；分洪流量2435 m3/s；總分洪流量4459 m3/s。閘孔總凈寬204 m，分17孔布置，單孔凈寬12 m；由進口鋪蓋、閘室段、消力池段及海漫段組成。

2 基礎(chǔ)處理

老龍口閘基礎(chǔ)處理采用擠密碎石樁，在振沖孔添加碎石，樁徑0.8 m，孔距2.0 m，孔深11.0 m，按梅花形布置，共布設(shè)6013根。處理范圍為進口鋪蓋、閘室段及消力池段，閘基礎(chǔ)外緣擴大寬度為5.0 m，處理后的樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)要大于12。

2.1 動力觸探試驗

老龍口閘基礎(chǔ)處理振沖碎石樁在施工后進行了100組動力觸探檢測。試驗采用重型圓錐動力觸探設(shè)備，落錘重63.5 kg，落距76 cm。由于振沖碎石樁頂部覆蓋100 cm多砂性粉質(zhì)土，試驗前先用鉆機將振沖碎石樁上部錘擊位置的覆蓋土清除。以1號和100號試驗樁為例列出動力觸探貫入量每10 cm的擊打數(shù)，樁頭30 cm待基礎(chǔ)開挖時將挖除[2]。

2.2 試驗數(shù)據(jù)分析

由試驗數(shù)據(jù)可知動力觸探試驗錘擊數(shù)最大值發(fā)生在入樁深度2.9～3.1 m之間。數(shù)據(jù)相對較低發(fā)生在入樁深度0.3～1.0 m之間，錘擊數(shù)在16～20之間。入樁深度0～0.3 m之間為基礎(chǔ)開挖時需要清除的樁頭范圍，該位置試驗值舍去不做統(tǒng)計分析。依據(jù)《巖土工程地質(zhì)勘察規(guī)范》GB 50021—2001中規(guī)定可以確定碎石的密實度。通過對工程基礎(chǔ)振沖碎石樁進行重型動力觸探試驗，得出以下結(jié)論：振沖碎石樁入樁深度0.3～1.0 m之間，錘擊數(shù)在16～20之間，樁體碎石密實度為“中密”，樁體其他深度范圍錘數(shù)均大于20，密實度為“密實”。

3 基礎(chǔ)處理地勘成果比對分析

基礎(chǔ)處理經(jīng)動力觸探試驗后，進行了基礎(chǔ)開挖，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)兩端振沖碎石樁施工效果比較理想，中間區(qū)域局部樁間距大于設(shè)計要求的偏差范圍。

3.1 補充工程地質(zhì)勘察

老龍口分洪閘初步設(shè)計階段工程地質(zhì)勘察工作，共完成鉆孔23個，總進尺583.0 m,取原狀土56組，擾動樣98組，標(biāo)貫試驗186次。老龍口分洪閘基坑開挖后，進行了補充地質(zhì)勘察工作，完成鉆孔14個，總進尺214.5 m,取原狀土18組，擾動樣91組，標(biāo)貫試驗137次，靜力觸探孔10個，合計 79.8 m。

經(jīng)原地勘結(jié)果與補充地勘結(jié)果對比分析，老龍口分洪閘本次補充地質(zhì)勘察結(jié)果與初步設(shè)計階段地質(zhì)勘察結(jié)果基本一致。(1)巖性：兩期鉆孔揭露的巖性基本相同，僅粉土質(zhì)細砂與低液限黏土互層狀部位略有變化，因粉土質(zhì)細砂層容許承載力較低，初步設(shè)計階段為安全考慮將該層劃入粉土質(zhì)細砂層；補充勘察成果則表示為互層狀；(2)容許承載力：初步設(shè)計階段，低液限黏土R=120 kPa,粉土質(zhì)細砂R=110 kPa;補充勘察：低液限黏土R=110 kPa,粉土質(zhì)細砂R=150 kPa。由于補充勘察時地基的碎石樁已施工完成，對粉土質(zhì)細砂層容許承載力有所提高，對低液限黏土層包括互層狀部位有所降低[3]。

3.2 老龍口閘基礎(chǔ)二次處理

根據(jù)補充勘察結(jié)果及施工單位提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，老龍口閘基礎(chǔ)處理采用如下方案實施：

(1)根據(jù)補充勘察結(jié)果發(fā)現(xiàn)樁間土擠密效果不好。從振沖碎石樁實測圖看出，施工樁位布置不均勻，樁間距離未達到設(shè)計要求，局部區(qū)域超過2.0 m,容易造成閘室段不均勻沉陷，影響抗地震液化效果。因而決定對樁間距離不滿足設(shè)計要求(樁距、排距均為2.0 m)的區(qū)域進行補樁加強處理。

(2)施工期間地下水位較高，基礎(chǔ)含水量較大，碎石樁樁頂范圍存在擾動現(xiàn)象，建基面存在超挖問題，針對上述情況，對樁間土補樁加強后在表層做0.6 m厚級配良好碎石墊層，超挖深度大于 0.6 m部分同樣回填級配良好碎石。

(3)對閘室基礎(chǔ)采取了碎石墊層處理措施，并對閘底板前緣開挖斷面進行嚴(yán)格控制，由原設(shè)計的水撼砂措施改成回填素混凝土。

4 地基承載力檢測分析

老龍口閘基礎(chǔ)處理施工全部完成后，進行了地基承載力檢測，以驗證基礎(chǔ)處理效果。

4.1 試驗實施

復(fù)合地基承載力檢測采用復(fù)合地基靜載荷試驗的方法。根據(jù)設(shè)計復(fù)合地基承載力要求，確定試驗最大加荷量為580 kPa,樁間距1.8 m，樁間土承載力特征值為170 kPa，試驗采用1.2 m×1.2 m的承壓板，扣除樁間土其余荷載的復(fù)合等量法，加載等級共分8級，每級荷載達到相對穩(wěn)定后加下一級荷載。試驗采用人工加荷觀測系統(tǒng)。

4.1.1 試驗設(shè)備

反力裝置：地錨反力裝置系統(tǒng)；加荷觀測系統(tǒng)：油壓千斤頂、精密壓力表、大量程百分表等。

4.1.2 加載觀測

(1)加荷分級：按最終加載量的1/8分級施加。

(2)沉降觀測：每加一級荷載后，每隔30 min測讀一次沉降量，每次觀測值記入試驗記錄表。沉降量測采用對稱安裝在承壓板周圍的50 mm行程百分表測定。

(3)沉降相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：1 h的沉降量小于0.1 mm，則認(rèn)為已經(jīng)達到相對穩(wěn)定，可以施加下一級荷載。

(4)終止加載條件：當(dāng)出現(xiàn)以下情況之一時，即可終止加載：①沉降急驟增大，土被擠出或承壓板周圍出現(xiàn)明顯的裂縫。②累計的沉降量已大于承壓板寬度或板直徑的6%。③當(dāng)達不到極限荷載，而最大加載壓力已大于設(shè)計要求壓力值的兩倍。

(5)卸載：卸載級數(shù)可為加載級數(shù)的一半，等量進行，每卸一級間隔0.5 h，讀記回彈量，待卸完全部荷載后間隔3 h讀記總回彈量。

4.1.3 承載力特征值

復(fù)合地基承載力特征值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：

(1)當(dāng)壓力-沉降曲線上極限荷載能確定，而其值不小于對應(yīng)比例界限的2倍時，可取比例界限；當(dāng)其值小于對應(yīng)比例界限的2倍時，可取極限荷載的一半。

(2)當(dāng)壓力-沉降曲線是平緩的光滑曲線時，可按相對變形值確定；

當(dāng)時地基以黏性土為主，可取s/b或s/d等于0.015所對應(yīng)的壓力(s為載荷試驗承壓板的沉降量；b和d分別為承壓板寬度和直徑，當(dāng)其值大于2 m時，按2 m計算)；當(dāng)以粉土或砂土為主的地基，可取s/b或s/d等于0.01所對應(yīng)的壓力。

4.2 試驗數(shù)據(jù)分析

老龍口閘基礎(chǔ)處理后，進行了31組地基承載力平板載荷檢測，繪制p-s曲線、s-p曲線、s-t曲線，見圖1。由試驗數(shù)據(jù)可知復(fù)合地基靜載荷試驗的承載力特征值均大于等于120 kPa，老龍口閘基礎(chǔ)二次處理滿足設(shè)計要求。

圖1 p-s、s-p、s-t曲線

5 結(jié) 論

水工建筑物基礎(chǔ)處理開挖后，地質(zhì)工程師對地質(zhì)狀況進行比對評價并出具地質(zhì)編錄，為設(shè)計單位調(diào)整設(shè)計方案和施工單位調(diào)整施工方案提供了科學(xué)依據(jù)。老龍口閘二次基礎(chǔ)處理方案：碎石樁間土補樁加強并在表層做0.6 m厚級配良好碎石墊層，解決了首次擠密碎石樁處理閘基的隱患，滿足承載力要求，保證了工程質(zhì)量。