黃晨

水庫(kù)粗粒土回填區(qū)移民安置場(chǎng)地地基土特性研究——以大渡河長(zhǎng)河壩水電站野壩移民安置點(diǎn)為例

黃晨

（中國(guó)電建成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都 611130）

通過(guò)對(duì)大渡河長(zhǎng)河壩水電站野壩移民安置場(chǎng)地地基土特性的研究分析，并橫向類(lèi)比多個(gè)同類(lèi)型粗粒土回填墊高區(qū)移民安置場(chǎng)地，總結(jié)出粗粒回填土場(chǎng)地地基土巖土工程特征，提出了回填塊碎石土物理力學(xué)參數(shù)建議值，并給出了地基基礎(chǔ)形式的建議，對(duì)其它類(lèi)似工程起到了一定的借鑒作用。

回填墊高區(qū)；洞渣料；地基土特性；不均勻沉降

我國(guó)西部地區(qū)高山峽谷地貌發(fā)育，近年來(lái)新建開(kāi)發(fā)了許多大中型水電站。由于新建水電站的水庫(kù)淹沒(méi)導(dǎo)致大量當(dāng)?shù)鼐用裥枰w搬遷安置。大渡河流域猴子巖、長(zhǎng)河壩、黃金坪水電站均位于“V”形峽谷地帶，受地形限制，難以找到能直接安置移民的場(chǎng)地。為了滿(mǎn)足移民需求，利用水電站施工隧洞洞渣料等就近取材的方式，將河谷兩岸低階地或河漫灘平臺(tái)整體回填墊高，通過(guò)壓實(shí)并經(jīng)過(guò)多年自然沉降后作為移民安置場(chǎng)地。本文主要依據(jù)大渡河長(zhǎng)河壩水電站野壩移民安置點(diǎn)房屋工程的場(chǎng)地及房建詳細(xì)勘察成果，類(lèi)比黃金坪水電站江咀左岸、江咀右岸、長(zhǎng)壩以及猴子巖水電站菩提河壩、泥洛河壩等移民安置場(chǎng)地勘察成果，對(duì)粗?；靥钔翀?chǎng)地地基工程特征進(jìn)行分析和總結(jié)。

1 工程地質(zhì)條件

1.1 區(qū)域地質(zhì)及地震

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)報(bào)告和區(qū)域地質(zhì)圖，擬建安置場(chǎng)地區(qū)域上位于川滇南北向構(gòu)造帶北端與北東向龍門(mén)山斷褶帶、北西向鮮水河斷褶帶和金湯弧形構(gòu)造帶的交接復(fù)合部位，巖漿巖出露較廣，巖性以斜長(zhǎng)花崗巖、花崗巖、閃長(zhǎng)巖為主。第四系各類(lèi)不同成因的堆積層沿谷坡及河谷分布，殘積、崩坡積、冰川、冰水堆積主要分布于山頂平臺(tái)及緩坡地帶，沖洪積廣泛分布于溝口、河床及兩岸階地。

區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景復(fù)雜，區(qū)域斷裂帶規(guī)模宏大、發(fā)育歷史悠久，北西向鮮水河斷裂帶和北東向龍門(mén)山斷裂帶具有發(fā)生M=7.0～8.0級(jí)潛在地震的危險(xiǎn)性。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015），工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.20g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.40s，相對(duì)應(yīng)地震基本烈度為Ⅷ度，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較差。

1.2 場(chǎng)地地形地貌

擬建野壩移民安置場(chǎng)地位于大渡河右岸，行政區(qū)劃隸屬于康定市舍聯(lián)鄉(xiāng)，省道S211緊鄰擬規(guī)劃場(chǎng)地東側(cè)通過(guò)，交通便利。

場(chǎng)地位于黃金坪水電站庫(kù)區(qū)內(nèi)，距離黃金坪大壩約12km，場(chǎng)地墊高前為大渡河Ⅰ級(jí)階地，黃金坪水電站蓄水至正常蓄水位1476m后，回填13～15m，回填后擬規(guī)劃建設(shè)場(chǎng)地平面上呈南北向長(zhǎng)條形展布，南北長(zhǎng)近600m，東西寬約100m，地形總體平緩，地面高程1479.45～1482.98m ，場(chǎng)地總體為東高西低，北高南低。

1.3 場(chǎng)地土工程地質(zhì)特性

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查和勘探表明，在勘探深度內(nèi)揭示的地基土為第四系人工堆積塊碎石，下伏沖積漂卵石，各土層的性質(zhì)特征及分布情況自上而下分述如下①?lài)?guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，長(zhǎng)河壩水電站野壩移民安置點(diǎn)房屋工程巖土工程勘察報(bào)告（詳細(xì)勘察），2019（圖1）。

圖1 典型工程地質(zhì)剖面圖

1.3.1 第四系人工填土（Q4ml）

場(chǎng)地內(nèi)人工填土已堆積8年以上，平均回填厚度大于10m，根據(jù)成分的不同分為雜填土（①）（含建筑垃圾）和塊碎石（②）。

（1）雜填土（①）

為后期堆積于地表的孤塊石，塊徑1.0～2.0m，可見(jiàn)最大塊徑約2.60m，厚0.5～1.0m，夾有砼塊和磚。

（2）（塊）碎石（②）

灰褐色，為隧洞施工的洞渣料、邊坡開(kāi)挖的土石料。成分主要為花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖，塊碎石呈次棱角狀—棱角狀，粒徑以5～20cm碎石為主，含20%～30%粒徑20～50cm的塊石。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探、N120超重型動(dòng)力觸探和坑槽探揭示，場(chǎng)地內(nèi)（塊）碎石土在整個(gè)場(chǎng)地內(nèi)連續(xù)分布。

塊石呈透鏡體分布于碎石層中，塊石之間以及塊石底部多出現(xiàn)空洞，現(xiàn)場(chǎng)取芯鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)掉鉆現(xiàn)象，動(dòng)力觸探原位測(cè)試成果顯示擊數(shù)小于1擊或出現(xiàn)1錘擊數(shù)貫入深度大于20cm的現(xiàn)象。

根據(jù)N120動(dòng)力觸探成果，分為松散碎石（②1）、稍密碎石(②2)、中密碎石土(②3)、密實(shí)碎石土(②4)、塊石（②5）。

松散碎石（②1），厚度一般為0.3～2.4m，鉆探揭示最厚3.4m，埋深分布無(wú)規(guī)律，頂面埋深在0～7.70m之間，多呈透鏡體分布，透鏡體厚度一般為0.5m～1.0m，鉆探揭示透鏡體最厚為3.40m。

稍密碎石（②2），厚度一般為0.5～4.0m，鉆探揭示最厚達(dá)5.10m，埋深0～7.0m，最大埋深10.10m。

中密碎石（②3），厚度一般為0.5～6.8m，鉆探揭示最厚為7.30m，埋深一般為0～8.5m，鉆探揭示最大埋深為11.20m。

密實(shí)碎石（②4），厚度一般為0.50～5.20m，埋深一般為0.40～9.70m。

塊石（②5），灰色—灰褐色，成份為花崗巖、閃長(zhǎng)巖，塊徑一般為0.30～1.00m，鉆探揭示最大塊徑約1.8m，埋深0～9.60m。塊石呈透鏡狀隨機(jī)分布于填土層中。

1.3.2 第四系沖積物（Q4al）

漂卵石：灰色—灰褐色，灰白色，以卵石層為主，砂層或圓礫或漂石呈透境體分布于卵石中，卵石成份主要為閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖等，濕—飽和，粒徑一般6～15cm，呈圓狀—次圓狀，約占50%～70%；礫石粒徑以0.5～1.5cm為主，約占10%～20%；粒徑一般為20～40cm的漂石約占10%～15%，卵石、漂石間局部有架空現(xiàn)象；充填物為中細(xì)砂。分布于人工回填土之下，鉆孔未揭穿該層。

1.4 場(chǎng)地土體物理力學(xué)特性

場(chǎng)地地基土層主要為第四系人工堆積塊碎石，下伏沖洪積漂卵石，為了查清回填土地基物理及力學(xué)特性，項(xiàng)目采取了N120超重型動(dòng)力觸探原位測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)和室內(nèi)物理力學(xué)試驗(yàn)等手段。

（1）動(dòng)力觸探

本項(xiàng)目詳細(xì)勘察階段對(duì)地基共進(jìn)行了148孔N120超重型動(dòng)力觸探原位測(cè)試，成果統(tǒng)計(jì)時(shí)，根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》，剔除了臨界深度內(nèi)的數(shù)據(jù)、超前和滯后影響范圍內(nèi)的異常值，各土層N120動(dòng)力觸探成果見(jiàn)表1。

表1 地基土層N120動(dòng)力觸探成果統(tǒng)計(jì)表

（2）載荷試驗(yàn)

對(duì)野壩安置場(chǎng)地分上、中、下游不同位置隨機(jī)選3點(diǎn)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)，承壓板面積采用0.25m2。根據(jù)試驗(yàn)成果（表2），3條p~s曲線(xiàn)均為緩變曲線(xiàn)，承載力按s/b=0.01所對(duì)應(yīng)的荷載值。YB-1、YB-2兩試驗(yàn)點(diǎn)地表為密實(shí)碎石，其承載力特征值為>700kPa，變形模量為54.2～85.4MPa，具低壓縮性，高承載力；YB-3試驗(yàn)點(diǎn)為稍密碎石，其承載力特征值為300kPa，變形模量為43.2MPa，具低壓縮性，中等—高承載力。

載荷試驗(yàn)結(jié)果表明，場(chǎng)地地基土具低壓縮性，中等—高承載力，但由于回填塊石間存在架空，局部承載力較低，存在較大不均勻性。

表2 野壩地基土現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)成果

（3）室內(nèi)試驗(yàn)

本階段地質(zhì)勘察對(duì)場(chǎng)地區(qū)回填壓實(shí)填土現(xiàn)場(chǎng)取樣10件進(jìn)行室內(nèi)物性試驗(yàn)，各土層物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)成果見(jiàn)表3。根據(jù)試驗(yàn)成果，天然干密度范圍為2.26～2.32 g/cm3，平均2.29g/cm3；含水率范圍為0.7%～1.5%，平均1.2%；孔隙比范圍為0.18～0.23，平均0.20。

在顆粒級(jí)配組成中，>200mm塊石含量范圍為7.7%～44.8%，平均22.8%；200～20mm碎石含量范圍為35.7%～70.6%，平均49.7%；20～2mm角礫含量范圍為14.0%～31.7%，平均19.1%；2～0.075mm砂粒含量范圍為4.1%～9.5%，平均6.9%；<0.075mm細(xì)粒含量范圍為0.8%～2.4%，平均1.5%。平均線(xiàn)顆分曲線(xiàn)不均勻系數(shù)為32.0，曲率系數(shù)為2.1，級(jí)配良好。其顆分曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。

圖1 YB-1現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)P－S關(guān)系曲線(xiàn)

圖2 YB-2現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)P-S關(guān)系曲線(xiàn)

圖3 YB-3現(xiàn)場(chǎng)載荷試驗(yàn)P-S關(guān)系曲線(xiàn)

1.5 物理力學(xué)參數(shù)建議

根據(jù)對(duì)本工程現(xiàn)場(chǎng)鉆探、原位測(cè)試和各土層室內(nèi)物理力學(xué)試驗(yàn)成果整理及分析，并結(jié)合江咀左岸②長(zhǎng)河壩水電站江咀左岸居民點(diǎn)房屋建筑工程巖土工程勘察報(bào)告（詳細(xì)勘察階段），中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，2020.、江咀右岸③長(zhǎng)河壩水電站江咀右岸居民點(diǎn)房屋建筑工程巖土工程勘察報(bào)告（詳細(xì)勘察階段），中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，2020.、長(zhǎng)壩④黃金坪水電站長(zhǎng)壩移民安置點(diǎn)房屋工程巖土工程勘察報(bào)告（詳細(xì)勘察），中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，2020.、泥洛河壩⑤猴子巖水電站泥洛河壩移民安置點(diǎn)房屋建筑巖土工程勘察報(bào)告（詳細(xì)勘察階段），中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，2019.和菩提河壩⑥猴子巖水電站菩堤河壩居民點(diǎn)房屋建筑工程巖土工程勘察報(bào)告（詳細(xì)勘察階段），中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，2020.等5個(gè)場(chǎng)地工程經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比，按照可靠性和適用性的基本要求，提出粗?；靥钔恋鼗廖锢砹W(xué)參數(shù)建議值指標(biāo)（表4）。

圖4 場(chǎng)地壓實(shí)填土（②）顆分曲線(xiàn)

2 粗粒土回填場(chǎng)地地基巖土工程問(wèn)題評(píng)價(jià)

由于該類(lèi)場(chǎng)地回填土多為未經(jīng)處理的洞渣塊石料，其級(jí)配不均，大塊石較多，存在少量孤石，且堆填分布不均，地基土層存在局部架空，建筑物地基存在不均勻沉降問(wèn)題。場(chǎng)地人工回填厚度較大，邊緣地帶往往壓實(shí)度不足，又因大渡河兩岸經(jīng)常存在有細(xì)砂層透鏡體等軟弱層，導(dǎo)致場(chǎng)地前緣易發(fā)生邊坡失穩(wěn)等問(wèn)題。

2.1 不均勻沉降

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探及探坑揭示，回填場(chǎng)地地基基礎(chǔ)持力層深度范圍內(nèi)土體主要為雜填土和塊碎石土層，塊石粒徑一般為200～500mm，最大達(dá)到1300mm，占比為15%～35%。由于回填塊石形狀多變，分布不均，占比較大等特點(diǎn)，場(chǎng)地經(jīng)整平壓實(shí)后雖然整體穩(wěn)定，滿(mǎn)足地基承載力要求，但多處存在架空現(xiàn)象。且由于土層變化，場(chǎng)地地基土在水平和垂直方向上其壓縮模量差異較大，整個(gè)場(chǎng)地地基土具不均勻性，單體建筑物存在不均勻沉降的可能。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加密勘探，查清各棟建筑物地基土特性，有針對(duì)性的設(shè)計(jì)各單體地基類(lèi)型，對(duì)不均勻地基，建議以筏板基礎(chǔ)為主，并驗(yàn)算下臥層的穩(wěn)定性。

2.2 邊坡失穩(wěn)

場(chǎng)地人工回填厚度較大，最高達(dá)15m，邊緣地帶不易壓實(shí)，且大渡河兩岸經(jīng)常存在有細(xì)砂層透鏡體等軟弱層，在大渡河沖刷、掏蝕或地震等作用下前緣邊坡易失穩(wěn)破壞。因此，設(shè)計(jì)時(shí)需對(duì)場(chǎng)地前緣進(jìn)行防護(hù)處理措施，修筑必要的防護(hù)工程設(shè)施，以確保邊坡的穩(wěn)定性。

3 地基基礎(chǔ)方案分析

目前，移民安置房多采用磚混結(jié)構(gòu)，建筑物層數(shù)為2～3層，無(wú)地下室。移民安置房單位面積荷載相對(duì)較小，對(duì)地基土承載力要求較低，根據(jù)移民安置場(chǎng)地地層結(jié)構(gòu)特征和地基土物理力學(xué)性質(zhì)，結(jié)合建筑物荷載特征，對(duì)場(chǎng)地內(nèi)基礎(chǔ)形式進(jìn)行了分類(lèi)比選。

3.1 天然地基

（1）條形基礎(chǔ)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，當(dāng)采用條形基礎(chǔ)時(shí)地基土承載力特征值fak需200kPa，稍密碎石土層（②2）承載力特征值fak約為260kPa，壓縮模量Es約為20MPa，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。地基此時(shí)可選用以②2稍密碎石及下伏更密實(shí)的碎石層作為其持力層。

（2）筏板基礎(chǔ)

當(dāng)采用筏式基礎(chǔ)時(shí)地基土承載力特征值fak需150kPa，松散碎石層（②1）承載力特征值fak約為150kPa，壓縮模量Es約為12MPa，可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。地基持力層此時(shí)可選用松散碎石土層（②1）。

3.2 樁基礎(chǔ)

經(jīng)勘探成果分析，擬建場(chǎng)地建筑物基礎(chǔ)形式也可以采用樁基礎(chǔ)，穿過(guò)松散碎石，樁端進(jìn)入稍密碎石層（②2）及以上更好的碎石層，樁基礎(chǔ)建議采用鉆（沖）孔灌注樁或人工挖孔灌注樁，以稍密碎石層（②2）作樁端持力層。場(chǎng)地內(nèi)稍密碎石層厚度0.5～4.0m，鉆探揭示最厚達(dá)5.10m，埋深0m～7.0m，最大埋深10.10m，若采用該地基基礎(chǔ)方案，因場(chǎng)地內(nèi)塊石分布較多，施工難點(diǎn)大、基礎(chǔ)費(fèi)用較高，經(jīng)濟(jì)適用性差。當(dāng)采用人工挖孔樁，容易引發(fā)安全事故，現(xiàn)場(chǎng)安全管理難度大。因此擬建場(chǎng)地不建議采用樁基礎(chǔ)方案。

3.3 地基處理

擬建場(chǎng)地為回填墊高場(chǎng)地，地基土為壓實(shí)填土，但其密實(shí)度不均，廣泛分布有松散碎石，局地有架空現(xiàn)象，為改善松散碎石的工程特性，需進(jìn)行地基處理，可采用的方法有換填法、壓實(shí)和夯實(shí)法。

（1）換填法

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在基礎(chǔ)范圍內(nèi)松散碎石層（②1）挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高以下需換填的深度，然后選用粒徑＜20cm級(jí)配良好的碎石墊層分層壓實(shí)至設(shè)計(jì)標(biāo)高。此方法操作簡(jiǎn)便，便于施工，降低了地基土不均勻沉降，提高了松散碎石層（②1）的承載力，但工程量較大。

（2）夯實(shí)法

對(duì)于場(chǎng)地內(nèi)表層連續(xù)分布，范圍較廣的松散碎石層（②1），可采用夯實(shí)法，施工前，清除表層的雜填土，大塊石，平整施工場(chǎng)地。野壩安置場(chǎng)地周邊建筑物除殘留的長(zhǎng)河壩水電站施工時(shí)的臨時(shí)建筑外，當(dāng)?shù)卮迕穹课葺^少，場(chǎng)地開(kāi)闊，可以進(jìn)行強(qiáng)夯施工。但由于場(chǎng)地內(nèi)建筑物較分散，對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行整片處理并經(jīng)濟(jì)適用性差。綜上所述，根據(jù)野壩移民安置場(chǎng)地內(nèi)各建筑物基礎(chǔ)持力層分布情況，場(chǎng)地內(nèi)部分地段個(gè)別建筑物地基土為較均勻地基土，絕大部分建筑物地基土為不均勻地基土，建議根據(jù)實(shí)際情況統(tǒng)籌考慮，基礎(chǔ)型式與周邊相同，統(tǒng)一采用筏板基礎(chǔ)。

4 運(yùn)行期情況

根據(jù)粗?；靥钔翀?chǎng)地特點(diǎn)，上述6個(gè)移民安置場(chǎng)地均采用筏板基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，目前建筑物已修筑1～3年，未發(fā)現(xiàn)有裂縫、沉降變形等跡象。

5 結(jié)論

（1）水庫(kù)粗粒土回填區(qū)移民安置場(chǎng)地土層主要為由回填洞渣、礦渣等組成的雜填土，下伏松散—密實(shí)塊碎石土，局部夾砂層或粉土層透鏡體。

（2）場(chǎng)地內(nèi)分布有松散碎石層，飽和細(xì)砂層或粉土層，局部有架空現(xiàn)象，將產(chǎn)生不均勻沉降，邊坡失穩(wěn)等問(wèn)題，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮相應(yīng)處理措施。

（3）建筑地基為填土地基，為不均勻地基，建筑物基礎(chǔ)型式建議以筏板基礎(chǔ)為主，松散碎石不能直接作為地基持力層?；A(chǔ)持力層以?xún)?nèi)的應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)處理，作為下臥層時(shí)應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)算。

Study on Characteristic of Foundation Soil of Coarse-grained Soil Backfill Resettlement Site of Reservior, Taking the Yeba Resettlement Site of the Changheba Hydropower Station of Dadu River as an Example

HUANG Cheng

(Power China Chengdu Survey and Design Institute Co., LTD, Chengdu 611130)

Based on the research and analysis of the subsoil characteristics of the resettlement site of the Yeba of Changheba hydropower Station in Dadu River, the geotechnical engineering characteristics of the subsoil of the subsoil of the coarse-grained backfill site are summarized by horizontal analogy with the resettlement sites of the same type of coarse-grained backfill high area.This paper puts forward the suggested values of the physical and mechanical parameters of the backfill gravel soil, and gives the suggestions of the foundation form, which can be used as a reference for other similar projects.

Backfill pad-high region; slags; characteristics of foundation soil; unevenness settlement

P642.3

A

1006-0995（2022）04-0615-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2022.04.014

2021-12-23

黃晨（1985—），男，四川成都人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事水利水電工程地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)，巖土工程，地質(zhì)災(zāi)害防治