韓信溝大壩壩基處理設(shè)計(jì)方案有施工比選.總結(jié)

1、韓信溝大壩壩基處理設(shè)計(jì)方案比選張瑞潔（運(yùn)城市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，運(yùn)城044000 ）摘要：通過(guò)對(duì)韓信溝水庫(kù)大壩壩基處理方案的對(duì)比選擇，提出了應(yīng)對(duì)特殊壩基土液化土層（軟基）的可行方法：連續(xù)粉噴樁墻，并介紹了其施工方法。使用此技術(shù)能封閉液化土層，并使軟土硬結(jié)，加固成為穩(wěn)定土基，為水庫(kù)大壩壩基處理提供了有益的經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：壩基處理；粉噴樁；加固1. 工程概況韓信溝水庫(kù)位于山西省運(yùn)城市鹽湖區(qū)東城區(qū)， 水庫(kù)上游為八一水庫(kù)，屬黃河流域涑水河水系，流域范圍屬黃土丘陵溝壑區(qū) 。水庫(kù)屬小型水庫(kù)。工程等別為等，主要建筑物為5 級(jí)，次要建筑物為 5 級(jí)。韓信溝水庫(kù)屬新修水庫(kù)， 具體位置位于八一水庫(kù)下游700m處(

2、邑東路 ) 。水庫(kù)的修建是根據(jù)市政府規(guī)劃要求，為了解決運(yùn)城市東城污水處理廠中水排放問(wèn)題，最終增加蓄水庫(kù)容。結(jié)合地形及當(dāng)?shù)夭牧?，大壩采用均質(zhì)土壩，最大壩高8.8m，壩頂長(zhǎng) 114m，壩頂寬 10.0m，壩頂高程 356.0m，大壩上游坡比1:3.0 ，下游坡比 1:2.5 。3大壩工程規(guī)劃水面線354.5m，可增加蓄水 62.5 萬(wàn) m，工程建成后，棄水可以有效利用， 并減少了棄水排放對(duì)下游農(nóng)田及其它設(shè)施的淹沒損失。水庫(kù)地下水位較高，據(jù)當(dāng)?shù)夭牧辖Y(jié)合勘察測(cè)量，距地面僅0.7m。根據(jù)中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖 ，本區(qū)的設(shè)計(jì)地震動(dòng)峰值加速度值為 0.10g 。根據(jù)地震動(dòng)峰值加速度分區(qū)與地震基本烈度對(duì)照表 ，

3、本區(qū)地震基本烈度為度。2. 壩基工程地質(zhì)、壩基土組成及物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)根據(jù)勘察結(jié)果， 壩基土由低液限粉土組成， 根據(jù)物理力學(xué)指標(biāo)可分為 4層：第層低液限粉土： 主要由低液限粉土組成， 淺黃色，濕，中密，上部含大量植物根系。地基承載力建議采用值 90kPa；第層低液限粉土：主要由低液限粉土組成，淺黃色，濕，稍密，局部含少量黃色銹斑。地基承載力建議采用值 110kPa；第層低液限粘土：主要由低液限粘土組成，淺黃色褐黃色，濕，中密，局部夾薄層粉砂，含少量黃色銹斑。地基承載力建議采用值150kPa；第層低液限粉土：主要由低液限粉土組成，褐黃色，濕，密實(shí)，局部含少量黃色銹斑。地基承載力建議采用值170k

4、Pa。、液化判別由勘察土工試驗(yàn)成果表可知：第層壩基土為低液限粉土， 其地質(zhì)時(shí)代為第四系全新統(tǒng)沖、 洪積物，粘粒含量為 7.5 23.9%。第層低液限粉土，其地質(zhì)時(shí)代為第四系上更新統(tǒng)沖積物。第層低液限粘土，其地質(zhì)時(shí)代為第四系上更新統(tǒng)沖積物。第層低液限粉土，其地質(zhì)時(shí)代為第四系上更新統(tǒng)沖積物。根據(jù)水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范 （GB50487-2008）附錄初判：第層為可能發(fā)生液化的土層； 第、層為不液化土層。對(duì)第層進(jìn)行復(fù)判及液化計(jì)算，其成果見表。液化判別及計(jì)算成果表勘探點(diǎn)編試驗(yàn)點(diǎn)深度（m）實(shí)測(cè)標(biāo)貫擊數(shù)地下水位（m）粘粒含量Pc液化臨界標(biāo)液化判定號(hào)（擊）（%）貫錘擊數(shù)N02.000.723.9不液化ZK

5、23.503.70.715.64.42液化5.0040.77.84.39液化2.000.717.2不液化ZK33.5020.714.14.37液化5.006.30.77.54.46液化由上表可知： 壩基土?xí)a(chǎn)生液化， 第層全新統(tǒng)壩基土按液化土考慮。根據(jù)勘察結(jié)果及土工試驗(yàn)得出， 大壩壩基土土層存在液化， 地基承載力低，必需對(duì)壩基進(jìn)行處理， 以保證大壩建成后水庫(kù)的安全與穩(wěn)定。3. 大壩壩基處理方案的比較與選定al+pl）存在液化的可能性，對(duì)壩大壩壩基 第層低液限粉土（ Q4基的處理擬定三種方案，分別是：開挖換土、強(qiáng)夯及粉噴樁?，F(xiàn)對(duì)每種方案一一進(jìn)行介紹：方案一：開挖換土（挖除置換法）對(duì)判定可能液化的

6、土層 ,應(yīng)盡可能采用挖除置換法。挖除置換法是將地基基礎(chǔ)底面以下一定范圍內(nèi)的軟土層挖除， 然后回填有較好壓密特性的土進(jìn)行壓實(shí)或夯實(shí) ,形成良好的持力層。從而改變地基的承載力特性 ,提高抗變形和穩(wěn)定能力。應(yīng)用于本工程，開挖換土即對(duì)第層 5.2m 深全部開挖運(yùn)走，再進(jìn)行分層夯實(shí)回填。方案二：強(qiáng)夯法（動(dòng)力固結(jié)法）強(qiáng)夯法又名動(dòng)力固結(jié)法， 或動(dòng)力壓實(shí)法， 是反復(fù)將 1040t 的重錘提到高處使其自由落下，落距一般為 1040m，對(duì)地基土施加很大的沖擊能。在地基土中所出現(xiàn)的沖擊波和動(dòng)應(yīng)力， 可提高地基土的強(qiáng)度、降低土的壓縮性、改善砂土的抗液化條件、消除濕陷性黃土的濕陷性等。同時(shí)， 夯擊能還可提高土層的均勻程

7、度，減少將來(lái)可能出現(xiàn)的差異沉降。強(qiáng)夯法多用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。強(qiáng)夯法用于處理砂土液化地基可以取得良好的處理效果， 處理深度一般不超過(guò) 8 米，具有設(shè)備簡(jiǎn)單，施工便捷，適應(yīng)范圍廣，節(jié)省材料，降低投資，工期短等優(yōu)點(diǎn)。方案三：粉噴樁粉噴樁屬于深層攪拌法加固地基方法的一種形式，也叫加固土樁，是加固飽和軟粘土地基的一種新穎方法。粉噴樁是采用粉噴樁機(jī)成孔，運(yùn)用粉體噴射攪拌法（粉噴法）原理，利用壓縮空氣將固化劑的主劑（水泥或石灰）以霧狀噴入軟土加固地基層深部，通過(guò)特制的攪拌機(jī)械就地將軟土和固化劑 ( 漿液狀和粉體狀 ) 強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間

8、所產(chǎn)生的一系列物理一化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。粉噴樁就是采用粉體狀固化劑來(lái)進(jìn)行軟基攪拌處理的方法，形成復(fù)合地基，達(dá)到加固的目的。粉噴樁最適合于加固各種成因的飽和軟基土，目前國(guó)內(nèi)常用于加固淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高的粘性土。但需要專門的設(shè)備，對(duì)施工人員技術(shù)要求較高。壩基液化處理方案優(yōu)缺點(diǎn)比較表壩基液化處理方案優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)不需要專門的設(shè)備即可施工程量較大，投資較高，開挖換土（挖除置換法）壩基地下水位較高，施工工不方便強(qiáng)夯法（動(dòng)力固結(jié)法）設(shè)備簡(jiǎn)單，施工便捷，適應(yīng)需配合排水設(shè)施，增加施范圍廣，節(jié)省材料，工期短工難度，加大了投資粉噴樁適合于加固各種成因的飽需有專門的

9、設(shè)備，對(duì)施工和軟基土，應(yīng)用范圍較廣人員技術(shù)要求較高根據(jù)以上三種方案比較分析， 開挖換土不需要專門的設(shè)備即可施工，但工程量較大，共需挖、填土約 5.7 萬(wàn) m3，投資約 160 萬(wàn)元，且地下水位較高， 施工不方便。 強(qiáng)夯法多用于處理低飽和度的粉土與粘性土。由于地下水位距地面僅 0.7m，壩基第層為飽和度較高的粉土，若要應(yīng)用此法，需配合壩基排水設(shè)施，增加施工難度，加大了投資。粉噴樁適合于加固各種成因的飽和軟基，不僅適用于本工程，且投資相對(duì)較省，投資約 27.0 萬(wàn)元，所以本次推薦選用粉噴樁做為壩基處理方案。4. 粉噴樁的具體設(shè)計(jì)應(yīng)用根據(jù)工程實(shí)際情況，本次在大壩軸線上游 27.0m、下游 23.6m

10、 各布設(shè) 500mm的水泥粉噴樁連續(xù)墻一排，即將壩基礎(chǔ)能發(fā)生振動(dòng)的液化層封閉起來(lái)， 兼起到防滲及保證基礎(chǔ)穩(wěn)定的作用， 增加了地基承載力。根據(jù)設(shè)計(jì)已勘探的地質(zhì)資料， 液化層深度位于地面線 3.5 5.0m，本次設(shè)計(jì)樁底部高程 341.0m，穿過(guò)液化層 1.2m。5. 粉噴樁的施工方法、施工原理粉噴樁是采用粉噴樁機(jī)成孔，運(yùn)用粉體噴射攪拌法（粉噴法）原理，利用壓縮空氣將加固料（水泥或石灰）以霧狀噴入軟土加固地基（主要是軟土）層深部，通過(guò)鉆機(jī)就地強(qiáng)制攪拌，使地基軟土與加固料充分混合、壓密，同時(shí)加固料與土體發(fā)生水化反應(yīng)，使混合物具有較高的強(qiáng)度，形成復(fù)合地基，達(dá)到加固的目的。、施工方法擬安排五臺(tái)粉噴機(jī)，型

11、號(hào)為PH-5B（其包括粉噴樁機(jī)、水泥罐、貯灰罐及粉噴系統(tǒng)、空氣壓縮機(jī)等） ，120kw 發(fā)電機(jī)四臺(tái)（采用自配發(fā)電機(jī)）。調(diào)平送風(fēng)開工鉆孔對(duì)位鉆進(jìn)設(shè)計(jì)加固深度噴粉、攪啟動(dòng)自動(dòng)記錄儀拌、提升移位復(fù)攪設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)?；颐娉蓸蛾P(guān)閉自動(dòng)記錄儀停止噴粉粉噴樁施工工藝流程圖鉆機(jī)對(duì)位：鉆機(jī)就位，調(diào)平樁機(jī)機(jī)臺(tái)，保持桿垂直，鉆頭對(duì)準(zhǔn)鉆位。下沉鉆進(jìn)：?jiǎn)?dòng)電機(jī)及攪拌機(jī)鉆頭，放松起吊鋼絲繩，待攪拌鉆頭接近地面時(shí)，啟動(dòng)自動(dòng)記錄儀及空壓機(jī)送氣，并繼續(xù)正向鉆進(jìn)，下沉至設(shè)計(jì)深度。為順利鉆進(jìn)同時(shí)不堵塞噴射口，下沉過(guò)程中不噴射加固料，只噴射壓縮空氣。上提噴粉、強(qiáng)制攪拌：鉆到設(shè)計(jì)深度時(shí)，停止鉆進(jìn)，鉆頭反鉆，但不提升；粉體發(fā)送器送灰至噴灰口，

12、打開送料閥門，關(guān)閉送氣閥門，噴送加固粉料；鉆機(jī)邊旋轉(zhuǎn)邊噴粉攪拌，將粉體均勻噴入地下與土充分拌合；確認(rèn)加固粉料已到達(dá)樁底后，按規(guī)定速度（1.01.2m/min）旋噴提升（提升攪拌鉆頭、繼續(xù)噴送粉料不能停止，通過(guò)噴粉系統(tǒng)漿水泥（或石灰）通過(guò)鉆桿端噴嘴定時(shí)定量向攪動(dòng)的土體噴粉，使土體和加固料進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌希?。提升至設(shè)計(jì)標(biāo)高（達(dá)到地面以下 3050cm）時(shí)，停止噴粉。地表以下 50cm部分由人工回填壓實(shí)處理。打開送氣閥，關(guān)閉送料閥，但空壓機(jī)不停機(jī)，攪拌鉆頭升到樁頂時(shí)，停止提升，在原位轉(zhuǎn)動(dòng) 2 分鐘，以保證樁頭均勻密實(shí)。復(fù)攪：攪拌鉆頭再鉆至設(shè)計(jì)復(fù)攪深度時(shí)，反鉆提升進(jìn)行第二次攪拌，同時(shí)利用加壓空氣管內(nèi)剩

13、余粉體吹盡。復(fù)攪后，攪拌鉆頭提出地面時(shí)，停止主電機(jī)、空壓機(jī)。移動(dòng)鉆機(jī)：到下一個(gè)樁位。6. 結(jié)束語(yǔ)韓信溝大壩于 2010年建成完工， 2012 年經(jīng)土工試驗(yàn)，粉噴樁施工后提高地基承載力（2-3 倍）、水穩(wěn)性增強(qiáng)，減少沉降量（1/3-2/3 ）。到現(xiàn)在工程運(yùn)行已近 3 年，大壩未出現(xiàn)顯著沉降，水庫(kù)運(yùn)行良好。作者簡(jiǎn)介：張瑞潔，女，1983 年生， 2005 年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，水利水電工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事水利工程設(shè)計(jì)工作。聯(lián)系電話：，固定電話：書是我們時(shí)代的生命 別林斯基書籍是巨大的力量 列寧書是人類進(jìn)步的階梯 高爾基書籍是人類知識(shí)的總統(tǒng) 莎士比亞書籍是人類思想的寶庫(kù) 烏申斯基書籍 舉世之寶 梭羅好的書籍是最貴重的