宋孝斌

（運(yùn)城市水務(wù)局 山西運(yùn)城044000）

1 工程概況和渠道濕陷性地質(zhì)情況

1.1 工程概況

北趙引黃二期工程是運(yùn)城市自建國以來唯一一個(gè)由省級(jí)全部投資建設(shè)的大型水利工程，是在一期灌區(qū)的基礎(chǔ)上發(fā)展和改善灌溉面積2.01 萬hm2，工程涉及臨猗、萬榮、鹽湖和聞喜四縣（區(qū)），主要解決以上四縣（區(qū)）的峨嵋臺(tái)地旱地問題。新建二期干渠37.97 km（其中渠系建筑物20 km，渠道17.97 km），新建渠道建筑物137 座；支渠（管）49 條，配套新建渠道建筑物519 座；新建泵站11 座、為孤峰山生態(tài)修復(fù)新建共5 萬m3調(diào)蓄池3 座等。

1.2 地質(zhì)情況

根據(jù)北趙引黃二期工程初步設(shè)計(jì)地質(zhì)勘察報(bào)告，該工程建筑物及渠道全部位于濕陷性黃土區(qū)，地質(zhì)情況復(fù)雜，土層垂直節(jié)理發(fā)育，裂隙較多，溝坡邊沿及溝道內(nèi)陷穴、沖溝隨處可見，土體自重濕陷嚴(yán)重，濕陷深度10～17 m，自重濕陷等級(jí)Ⅱ～Ⅳ級(jí)，最高達(dá)Ⅳ級(jí)（很嚴(yán)重）。針對(duì)以上情況，各渠系建筑物均有相應(yīng)的地基處理設(shè)計(jì)方案，但干渠渠道除防滲措施外，未涉及專門的地基處理設(shè)計(jì)方案。為了確保工程安全，減少工程隱患，考慮到干渠為線形工程縱向線長(zhǎng)，結(jié)合土工膜防滲，只需消除部分濕陷性，使渠道底部形成相對(duì)隔水層，即可滿足工程需要，而強(qiáng)夯法技術(shù)成熟，消除部分濕陷效果好，施工效率高，成本較低，決定采用強(qiáng)夯施工處理干渠渠道地基。

2 強(qiáng)夯試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

根據(jù)《強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程》（CECS279:2010）、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2002）和《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2018），對(duì)該工程濕陷性黃土區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，以消除地表及地表以下黃土狀土及黃土狀中粉質(zhì)壤土層的部分濕陷性，確定具體的強(qiáng)（重）夯施工參數(shù)，得出滿足要求的最佳施工技術(shù)參數(shù)和施工工藝，指導(dǎo)進(jìn)行大面積施工。

2.2 試驗(yàn)參數(shù)

通過現(xiàn)場(chǎng)比較，在干渠樁號(hào)3+700 處（西景泵站附近）作為本次試驗(yàn)的試驗(yàn)區(qū)，試驗(yàn)前先用推土機(jī)將表層腐殖質(zhì)土（不小于30 cm 厚）推至試驗(yàn)區(qū)之外，籠堆運(yùn)至棄料場(chǎng)，并將試驗(yàn)區(qū)整平。按設(shè)計(jì)放出試驗(yàn)區(qū)的四周邊線，撒白灰線作出標(biāo)記。在試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)，根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行強(qiáng)（重）夯夯擊點(diǎn)布置（現(xiàn)場(chǎng)用裝好土的塑料袋標(biāo)記），對(duì)夯點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)、記錄。在夯擊區(qū)外一固定位置設(shè)置高程基準(zhǔn)點(diǎn)，測(cè)量各試驗(yàn)區(qū)的平均地面高程（相對(duì)）。各試驗(yàn)區(qū)具體參數(shù)見表1。

表1 各試驗(yàn)區(qū)參數(shù)

在夯擊過程中，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)夯擊的次數(shù)和遍數(shù)施工，拿鋼尺測(cè)量地面到滑輪的距離，查看每次垂距的到位情況。用水準(zhǔn)儀測(cè)量夯沉量，強(qiáng)夯每個(gè)夯擊點(diǎn)每一擊的夯沉量要全部測(cè)量，最后兩擊相對(duì)夯沉量的差值要求小于50 mm，重夯按一定的比例抽查測(cè)量部分夯擊點(diǎn)每一擊的夯沉量。強(qiáng)（重）夯全部測(cè)量了夯擊終止時(shí)夯擊面的高程，計(jì)算平均沉降量分別為：A 區(qū)0.85 m，B 區(qū)0.73 m，C 區(qū)0.83 m。

2.3 試驗(yàn)成果

1）現(xiàn)場(chǎng)取土樣。夯擊施工完成后10 天，在每個(gè)試驗(yàn)區(qū)各打3 個(gè)探井，從夯擊終止時(shí)的基坑地表面起至其下4 m 深度范圍內(nèi)，每隔50 cm 取一個(gè)土樣，進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)。在試驗(yàn)區(qū)外空地打2 個(gè)探井進(jìn)行原狀土層土樣，比照夯擊試驗(yàn)區(qū)同樣深度的土層，作為試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比。

2）試驗(yàn)結(jié)果。各取樣區(qū)土樣平均濕陷性試驗(yàn)結(jié)果具體見表2（其他土工指標(biāo)略）。

表2 各取樣區(qū)土樣平均濕陷性試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，強(qiáng)（重）夯區(qū)內(nèi)的探井中所取土樣，相對(duì)于原狀土探井中所取土樣，試驗(yàn)區(qū)天然孔隙比變小，干密度變大。A 區(qū)2.5 m 以內(nèi)土層的濕陷性（包括自重濕陷性和非自重濕陷性）完全消除，2.5～4 m范圍土層的自重濕陷性可消除。B 區(qū)3.0 m 以內(nèi)土層的濕陷性（包括自重濕陷性和非自重濕陷性）完全消除，3.0～4.0 m 范圍土層的自重濕陷性可消除。C區(qū)4.0 m 以內(nèi)土層的濕陷性（包括自重濕陷性和非自重濕陷性）完全消除，4.0～5.3 m 范圍土層的自重濕陷性可消除。

3 施工方案

考慮全挖段、半挖半填段干渠渠道的設(shè)計(jì)渠深，消除濕陷性深度達(dá)4.0 m 才能滿足工程要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)（重）夯試驗(yàn)情況，確定采用20 t 強(qiáng)夯法對(duì)干渠渠道樁號(hào)21+280 以前全挖段、半挖半填段地基進(jìn)行處理。全挖段、半挖半填挖方1 m 以上，處理長(zhǎng)度8 627 m，處理深度4 m，單擊夯擊能2 000 kN·m，處理寬度為挖方段渠道頂寬、填方段渠堤外坡腳，夯點(diǎn)間距3.5～4.0 m，正方形布點(diǎn)，采用點(diǎn)夯兩遍，低能級(jí)滿夯1 遍。半挖半填挖方1 m 以下，處理長(zhǎng)度1 240 m，處理深度3 m，單擊夯擊能1 000 kN·m，處理寬度為渠堤外坡腳，行距3.0 m，正方形布點(diǎn)，采用點(diǎn)夯兩遍，低能級(jí)滿夯1 遍。

4 施工過程及操作要點(diǎn)

1）首先放好渠道的中心線，同時(shí)沿中心線每隔20 m 測(cè)地面高程，掌握實(shí)際地面情況，作為計(jì)算平均夯沉量時(shí)使用。

2）校核征地寬度和清表的寬度是否達(dá)到施工要求。

3）強(qiáng)夯范圍邊線放線。根據(jù)設(shè)計(jì)斷面尺寸，開挖深度低于1.0 m 的渠段，按總寬9.6 m（960 cm）進(jìn)行放線，即依中心線，每側(cè)各4.8 m（480 cm）。開挖深度在1.0 m 以上（含1.0 m）的挖方渠段，按總寬8.6 m（860 cm）進(jìn)行放線，即依中心線沿水流方向，左側(cè)3.8 m（380 cm），右側(cè)4.8 m（480 cm）。

4）強(qiáng)夯點(diǎn)布控。正方形布點(diǎn)，具體情況是：橫向一排（垂直于渠道軸線方向）為3 點(diǎn)，中心點(diǎn)位于渠道軸線上，兩側(cè)邊點(diǎn)中心點(diǎn)距中心線3.5 m（350 cm）；縱向（順渠道軸線方向），每4.0 m（400 cm）布一排。布點(diǎn)時(shí)一定要先布置渠道縱向兩側(cè)的兩行點(diǎn)，再布置中間一行夯擊點(diǎn)。

5）采用兩遍強(qiáng)夯施工。第一遍順渠道縱向，布置并分別夯擊一段渠道兩側(cè)的夯點(diǎn)，夯擊施工完成后，用鏟車或推土機(jī)推平。然后再布置中間的夯點(diǎn)，并進(jìn)行夯擊施工，完成后仍用鏟車或推土機(jī)推平。第二遍進(jìn)行低能滿夯。并測(cè)量夯后場(chǎng)地高程。為提高工作效率，低能滿夯仍采用強(qiáng)夯的錘，提升高度為4.0 m。

6）夯擊時(shí)檢查夯錘中心點(diǎn)應(yīng)和布點(diǎn)重合，誤差應(yīng)不小于5 cm。夯錘提升高度是10 m。因?yàn)椴捎米詣?dòng)“脫鉤機(jī)具”，初次夯擊時(shí)，注意脫鉤機(jī)具的拉繩要滿足提升高度的要求，施工過程中注意不要意外掛脫即可。

7）夯擊次數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。強(qiáng)夯每一個(gè)夯擊點(diǎn)的夯擊次數(shù)為：夯擊第n 次的夯沉量，減去第（n-1）次的夯沉量，其值小于5 cm。每個(gè)夯擊點(diǎn)的夯擊次數(shù)不一樣，大約平均15 次，一定要注意每個(gè)夯擊點(diǎn)后的測(cè)量。

5 常見問題的處理措施

由于渠道戰(zhàn)線長(zhǎng)，地形復(fù)雜，施工過程中受到外界條件的影響大，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)“彈簧土”“橡皮土”“翻漿”，其產(chǎn)生的原因：一是由于渠道表層土體的含水量高；二是由于夯擊能過大，渠道表面發(fā)生塑性剪切變形破壞；三是點(diǎn)夯后，遍與遍之間的間隔時(shí)間不夠，孔隙水壓力未消散。

采取的措施：加強(qiáng)渠道施工范圍內(nèi)排水工作的同時(shí)，千萬不要讓客水進(jìn)入渠道施工范圍內(nèi)。如有進(jìn)水暫停夯擊、翻曬。采取“換土法”，即將局部“彈簧土”挖除，利用混石填筑的措施。

6 安全措施

1）強(qiáng)夯施工時(shí)，嚴(yán)禁非施工人員在機(jī)架下面行走或停留。

2）進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)戴安全帽。夯擊時(shí)所有人員應(yīng)退出安全線以外。

7 施工質(zhì)量控制

1）夯擊點(diǎn)中心位移不應(yīng)大于15 cm。

2）檢查強(qiáng)夯施工紀(jì)錄，基坑內(nèi)每個(gè)夯點(diǎn)的累計(jì)夯沉量，不得小于試夯時(shí)各夯點(diǎn)平均夯沉量的95%。

3）按規(guī)范取土樣進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，測(cè)定土的干密度、壓縮系數(shù)和濕陷系數(shù)。在有效深度內(nèi)，濕陷系數(shù)均應(yīng)小于0.015。

4）強(qiáng)夯施工前應(yīng)檢查夯錘重和落距，以確保單擊夯擊能符合要求。

5）每遍夯擊前，應(yīng)對(duì)夯點(diǎn)放線進(jìn)行復(fù)核，夯完后檢查夯坑位置，發(fā)現(xiàn)偏差和漏夯應(yīng)及時(shí)糾正。

6）檢查每個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)和每擊的夯沉量，施工過程中應(yīng)對(duì)各項(xiàng)參數(shù)及施工情況作好詳細(xì)記錄。

8 結(jié)語

北趙引黃二期工程干渠渠道強(qiáng)夯后，有效深度內(nèi)黃土的濕陷性已消除，在渠道砼沒有施工前，經(jīng)過幾次雨水的浸泡，沒有出現(xiàn)任何質(zhì)量問題，大大延長(zhǎng)了工程使用壽命。