李博

(新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

0 前言

濕陷性土指的是當(dāng)上土層受到一定力的作用后，因遇水浸濕導(dǎo)致土結(jié)構(gòu)遭到破壞，并發(fā)生顯著的變形的土，這是一種特殊性質(zhì)的土。在新疆主要分布于天山北麓及西天山與平原交界地帶，若在此類地區(qū)修建渠道或者其它建筑物，往往會(huì)產(chǎn)生較大的工程病害。面對(duì)不同特性的工程地質(zhì)，在地基填筑施工的過程中，必須綜合考慮濕陷性土的具體特征，并結(jié)合工程實(shí)際選擇最為合理的施工途徑和方法，嚴(yán)格把關(guān)確保工程質(zhì)量，進(jìn)而提升工程的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 工程概況

新疆某干渠濕陷性土地基處理工程線路長度為128.80 km。該工程主要由輸水明渠、輸水渡槽、輸水涵洞、渠系建筑物、隧洞、伴渠道路、退水系統(tǒng)、防洪系統(tǒng)、農(nóng)渠交叉建筑物、交通交叉建筑物等組成。工程為Ⅰ等大(1)型工程。

輸水干渠五標(biāo)工程樁號(hào)62+680-73+460，總里程11.80 km，強(qiáng)夯總面積約50萬m2，場區(qū)的粉土大部分都有濕陷性，有自重濕陷，也有非自重濕陷，輕微的濕陷性下限一般在地表之下5～7 m，部分達(dá)到11 m；中等的濕陷性下限一般在地表之下2～3 m，部分少數(shù)位于地表之下4～5 m，部分達(dá)到9.50 m。標(biāo)段工程大部分從原農(nóng)田中穿過，原土堤基含水率較大，因此對(duì)表層50 cm清除段翻漿部位進(jìn)行砂礫料填筑試驗(yàn)，對(duì)表層50 cm未清除段(表層松土清除)進(jìn)行土料填筑試驗(yàn)。

2 工程地質(zhì)

場地濕陷性土多數(shù)為第四系上更新統(tǒng)～全新統(tǒng)沖洪積(Q3～4al+pl)的低液限和含砂低夜限粉質(zhì)黏土，少部分為粉土質(zhì)砂，屬次生黃土，多分布于各沖溝溝底及兩岸斜坡上；溝底厚度10～20 m，兩岸斜坡厚度5～10 m。少部分為第四系上更新統(tǒng)風(fēng)積(Q3eol)的低液限粉土、含砂低液限粉土，少部分為粉土質(zhì)砂，屬原生黃土，多分布于坡頂，厚度0～20 m不等。濕陷性規(guī)律通常分布于土層的垂直方向，從表層往深部，土質(zhì)的濕陷系數(shù)δ s表現(xiàn)為漸漸變小，隨著土層深度逐漸加深，土的濕陷性由強(qiáng)逐漸變成中等濕陷、輕微濕陷乃至非濕陷土層；此外，濕陷性規(guī)律也表現(xiàn)在渠道沿線，一般呈現(xiàn)為東部較強(qiáng)，西部較弱。

參照《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》(GB50025-2004)中對(duì)不同場地濕陷類型的判別標(biāo)準(zhǔn)。沖洪積區(qū)濕陷性土為非自重濕陷性的場地(自重濕陷量大部分為18～59 mm)，濕陷等級(jí)屬于Ⅰ(輕微)或Ⅱ(中等)；少數(shù)部分為自重濕陷性的場地(自重濕陷量為>70 mm)，如樁號(hào)66+670、68+765、70+710、72+015、72+175、73+180處為82～157 mm，濕陷等級(jí)屬于Ⅱ(中等)或Ⅲ(嚴(yán)重)。在干渠(68+590)試驗(yàn)點(diǎn)布置1組天然狀態(tài)下原位載荷試驗(yàn)，試驗(yàn)深度為1.8 m；樁號(hào)68+160布置1組原位(浸水)載荷試驗(yàn)點(diǎn),采用單線法進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)點(diǎn)深度為1.8 m。由試驗(yàn)結(jié)果得出，該路段濕陷性土判別為中等～高壓縮性土，濕陷起始?jí)毫Χ酁?～40 kPa，個(gè)別為107 kPa，承載力低，工程性質(zhì)較差。

3 填筑實(shí)驗(yàn)

3.1 砂礫料填筑試驗(yàn)

3.1.1 含水量檢測

對(duì)69+590-69+650段，原土堤基1m范圍內(nèi)進(jìn)行了含水率檢測，結(jié)果見表1；根據(jù)其含水率及翻漿嚴(yán)重情況，將砂礫料填筑試驗(yàn)分為2段開展，第一段位于樁號(hào)590-610翻漿嚴(yán)重段，第二段位于樁號(hào)620-640輕微翻漿段；兩段試驗(yàn)區(qū)域大小均按10 m×15 m布置，分別依次按照20 cm(10 m×5 m)、40 cm(10 m×5 m)和60 cm(10 m×5 m) 3種填筑厚度(大小)進(jìn)行對(duì)比研究。

表1 原土堤基含水率檢測表

3.1.2 砂礫料填筑施工工藝

第一段69+590-69+610段(含水率17.10%～19.40%)。采用白灰線法將該段填筑區(qū)域按10 m×5 m劃分為3組試驗(yàn)區(qū)，并按照不同的厚度，對(duì)試驗(yàn)區(qū)開展了砂礫料填筑試驗(yàn)，結(jié)果詳見表2。

表2 69+590-69+610段砂礫料填筑結(jié)果表

當(dāng)填筑的厚度設(shè)為20 cm的時(shí)候，填筑料經(jīng)過一系列攤鋪、平整以及碾壓，攤鋪厚度可以達(dá)到25 cm，碾壓方式采取靜壓與振動(dòng)碾壓相結(jié)合的方式，按照碾壓遍數(shù)為2+8(靜壓+振動(dòng)碾壓)進(jìn)行；碾壓時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于原土堤基含水率太大，出現(xiàn)了嚴(yán)重的翻漿現(xiàn)象。

當(dāng)填筑的厚度設(shè)為40 cm的時(shí)候，填筑料同樣經(jīng)過攤鋪、平整及碾壓，攤鋪厚度可以達(dá)到45 cm，碾壓方式同上；當(dāng)碾壓時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于原土堤基含水率太大，也出現(xiàn)了嚴(yán)重的翻漿現(xiàn)象。

當(dāng)填筑的厚度設(shè)為60 cm的時(shí)候，填筑料經(jīng)攤鋪、平整和碾壓，攤鋪厚度可以達(dá)到70 cm，碾壓方式采取靜壓與振動(dòng)碾壓相結(jié)合的方式，按照碾壓遍數(shù)為2+8(靜壓+振動(dòng)碾壓)進(jìn)行；當(dāng)碾壓時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于原土堤基含水率太大，依舊出現(xiàn)翻漿現(xiàn)象嚴(yán)重。

第二段69+620-69+640段(含水率13.40%～15.40%)。同樣采用白灰線將填筑區(qū)域按10 m×5 m劃分為3組試驗(yàn)區(qū)域，依次按照不同的填筑厚度，對(duì)試驗(yàn)區(qū)開展砂礫料填筑試驗(yàn)，結(jié)果詳見表3。

表3 69+620-69+640段砂礫料填筑結(jié)果表

當(dāng)填筑的厚度設(shè)為20 cm的時(shí)候，填筑料經(jīng)過攤鋪、平整、碾壓，攤鋪厚度可以達(dá)到25 cm。碾壓方式碾壓遍數(shù)2+6(靜壓+振動(dòng)碾壓)；當(dāng)碾壓時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于原土堤基含水率偏大，出現(xiàn)了輕微彈簧現(xiàn)象。

當(dāng)填筑的厚度設(shè)為40 cm的時(shí)候，填筑料經(jīng)過進(jìn)攤鋪、平整、碾壓，攤鋪厚度可以達(dá)到45 cm。碾壓方式碾壓遍數(shù)2+6(靜壓+振動(dòng)碾壓)；碾壓情況較好，未出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象。

當(dāng)填筑的厚度設(shè)為60 cm的時(shí)候，填筑料經(jīng)過攤鋪、平整、碾壓，攤鋪厚度可以達(dá)到70 cm。碾壓方式碾壓遍數(shù)2+6(靜壓+振動(dòng)碾壓)；碾壓情況較好，未出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象。

3.2 土料填筑試驗(yàn)

3.2.1 含水率與壓實(shí)度測試分析

本研究對(duì)強(qiáng)夯后未經(jīng)50 cm清表處理的70+020-70+100段進(jìn)行表層松土清除，清除厚度15～30 cm，再對(duì)堤基表層以下50 cm的含水率及表層壓實(shí)度進(jìn)行取樣分析，結(jié)果見詳表4；根據(jù)堤基含水率情況及表層壓實(shí)度情況，土料填筑試驗(yàn)也分為2段開展，分別在70+020-70+040 段和70+080-70+100段進(jìn)行。

表4 原土堤基含水率分析及表層壓實(shí)度測試結(jié)果表

3.2.2 土料填筑施工工藝

第一段樁號(hào)為70+020-70+040段(含水率15.00%～19.20%)。首先將場地進(jìn)行平整，試驗(yàn)區(qū)尺寸按照10 m×5 m進(jìn)行劃分，采用20 t光面壓路機(jī)靜壓2遍之后，土料進(jìn)場，土料采用賽馬場晾曬使之含水率保持在12%～14%，碾壓方式碾壓遍數(shù)2+8(靜壓+振動(dòng)碾壓)，碾壓過程中出現(xiàn)嚴(yán)重彈簧現(xiàn)象，結(jié)果見表5。

表5 70+020-70+040段填筑結(jié)果表

第二段為樁號(hào)70+080-70+100段(含水率10.90%～13.70%)。場地平整后按照尺寸10 m×5 m劃分試驗(yàn)區(qū)，采用20 t光面壓路機(jī)靜壓2遍后，土料進(jìn)場，土料含水率為12%～14%，碾壓方式碾壓遍數(shù)2+8(靜壓+振動(dòng)碾壓)，碾壓過程正常，未出現(xiàn)翻漿及彈簧現(xiàn)象，結(jié)果見表6。

表6 70+080-70+100段填筑結(jié)果表

4 結(jié)論

表層50 cm清除段，通過砂礫料填筑對(duì)比分析，當(dāng)?shù)袒?15%時(shí)，采用砂礫料填筑無法解決堤基翻漿問題；當(dāng)?shù)袒?15%時(shí)，采用砂礫料填筑可解決堤基翻漿問題，填筑厚度40 cm時(shí)，相對(duì)密度Dr為0.78～0.82；填筑厚度60 cm時(shí)，相對(duì)密度Dr為0.81～0.85，符合堤壩填筑要求。

表層50 cm未清除段(表層松土清除)，通過土料填筑試驗(yàn)分析，當(dāng)?shù)袒?15%時(shí)，清除表層松土(15～30 cm)，采用土料填筑方式無法消除翻漿現(xiàn)象，填筑層壓實(shí)度0.86～0.90；當(dāng)?shù)袒?15%時(shí)，原地基表層壓實(shí)度0.92～0.99，地基堅(jiān)實(shí)，填筑合格土料后經(jīng)檢測試驗(yàn)區(qū)9處壓實(shí)度，1處為0.95，其他8處均≥0.96，符合堤壩填筑要求。