韓信溝大壩壩基處理設計方案有施工比選.總結VIP

1、韓信溝大壩壩基處理設計方案比選張瑞潔（運城市水利勘測設計研究院，運城044000 ）摘要：通過對韓信溝水庫大壩壩基處理方案的對比選擇，提出了應對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。使用此技術能封閉液化土層，并使軟土硬結，加固成為穩(wěn)定土基，為水庫大壩壩基處理提供了有益的經(jīng)驗。關鍵詞：壩基處理；粉噴樁；加固1. 工程概況韓信溝水庫位于山西省運城市鹽湖區(qū)東城區(qū)， 水庫上游為八一水庫，屬黃河流域涑水河水系，流域范圍屬黃土丘陵溝壑區(qū) 。水庫屬小型水庫。工程等別為等，主要建筑物為5 級，次要建筑物為 5 級。韓信溝水庫屬新修水庫， 具體位置位于八一水庫下游700m處(

2、邑東路 ) 。水庫的修建是根據(jù)市政府規(guī)劃要求，為了解決運城市東城污水處理廠中水排放問題，最終增加蓄水庫容。結合地形及當?shù)夭牧?，大壩采用均質土壩，最大壩高8.8m，壩頂長 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 m，工程建成后，棄水可以有效利用， 并減少了棄水排放對下游農田及其它設施的淹沒損失。水庫地下水位較高，據(jù)當?shù)夭牧辖Y合勘察測量，距地面僅0.7m。根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖 ，本區(qū)的設計地震動峰值加速度值為 0.10g 。根據(jù)地震動峰值加速度分區(qū)與地震基本烈度對照表 ，

3、本區(qū)地震基本烈度為度。2. 壩基工程地質、壩基土組成及物理力學性質指標根據(jù)勘察結果， 壩基土由低液限粉土組成， 根據(jù)物理力學指標可分為 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，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成果表可知：第層壩基土為低液限粉土， 其地質時代為第四系全新統(tǒng)沖、 洪積物，粘粒含量為 7.5 23.9%。第層低液限粉土，其地質時代為第四系上更新統(tǒng)沖積物。第層低液限粘土，其地質時代為第四系上更新統(tǒng)沖積物。第層低液限粉土，其地質時代為第四系上更新統(tǒng)沖積物。根據(jù)水利水電工程地質勘察規(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。對第層進行復判及液化計算，其成果見表。液化判別及計算成果表勘探點編試驗點深度（m）實測標貫擊數(shù)地下水位（m）粘粒含量Pc液化臨界標液化判定號（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： 壩基土會產生液化， 第層全新統(tǒng)壩基土按液化土考慮。根據(jù)勘察結果及土工試驗得出， 大壩壩基土土層存在液化， 地基承載力低，必需對壩基進行處理， 以保證大壩建成后水庫的安全與穩(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、強夯及粉噴樁。現(xiàn)對每種方案一一進行介紹：方案一：開挖換土（挖除置換法）對判定可能液化的

6、土層 ,應盡可能采用挖除置換法。挖除置換法是將地基基礎底面以下一定范圍內的軟土層挖除， 然后回填有較好壓密特性的土進行壓實或夯實 ,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。應用于本工程，開挖換土即對第層 5.2m 深全部開挖運走，再進行分層夯實回填。方案二：強夯法（動力固結法）強夯法又名動力固結法， 或動力壓實法， 是反復將 1040t 的重錘提到高處使其自由落下，落距一般為 1040m，對地基土施加很大的沖擊能。在地基土中所出現(xiàn)的沖擊波和動應力， 可提高地基土的強度、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， 夯擊能還可提高土層的均勻程

7、度，減少將來可能出現(xiàn)的差異沉降。強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 8 米，具有設備簡單，施工便捷，適應范圍廣，節(jié)省材料，降低投資，工期短等優(yōu)點。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成孔，運用粉體噴射攪拌法（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，通過特制的攪拌機械就地將軟土和固化劑 ( 漿液狀和粉體狀 ) 強制攪拌，利用固化劑和軟土之間

8、所產生的一系列物理一化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩(wěn)性和一定強度的優(yōu)質地基。粉噴樁就是采用粉體狀固化劑來進行軟基攪拌處理的方法，形成復合地基，達到加固的目的。粉噴樁最適合于加固各種成因的飽和軟基土，目前國內常用于加固淤泥、淤泥質土、粉土和含水量較高的粘性土。但需要專門的設備，對施工人員技術要求較高。壩基液化處理方案優(yōu)缺點比較表壩基液化處理方案優(yōu)點缺點不需要專門的設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，施工工不方便強夯法（動力固結法）設備簡單，施工便捷，適應需配合排水設施，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、設備，對施工和軟基土，應用范圍較廣人員技術要求較高根據(jù)以上三種方案比較分析， 開挖換土不需要專門的設備即可施工，但工程量較大，共需挖、填土約 5.7 萬 m3，投資約 160 萬元，且地下水位較高， 施工不方便。 強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，若要應用此法，需配合壩基排水設施，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，且投資相對較省，投資約 27.0 萬元，所以本次推薦選用粉噴樁做為壩基處理方案。4. 粉噴樁的具體設計應用根據(jù)工程實際情況，本次在大壩軸線上游 27.0m、下游 23.6m

10、 各布設 500mm的水泥粉噴樁連續(xù)墻一排，即將壩基礎能發(fā)生振動的液化層封閉起來， 兼起到防滲及保證基礎穩(wěn)定的作用， 增加了地基承載力。根據(jù)設計已勘探的地質資料， 液化層深度位于地面線 3.5 5.0m，本次設計樁底部高程 341.0m，穿過液化層 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成孔，運用粉體噴射攪拌法（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，通過鉆機就地強制攪拌，使地基軟土與加固料充分混合、壓密，同時加固料與土體發(fā)生水化反應，使混合物具有較高的強度，形成復合地基，達到加固的目的。、施工方法擬安排五臺粉噴機，型

11、號為PH-5B（其包括粉噴樁機、水泥罐、貯灰罐及粉噴系統(tǒng)、空氣壓縮機等） ，120kw 發(fā)電機四臺（采用自配發(fā)電機）。調平送風開工鉆孔對位鉆進設計加固深度噴粉、攪啟動自動記錄儀拌、提升移位復攪設計樁長?；颐娉蓸蛾P閉自動記錄儀停止噴粉粉噴樁施工工藝流程圖鉆機對位：鉆機就位，調平樁機機臺，保持桿垂直，鉆頭對準鉆位。下沉鉆進：啟動電機及攪拌機鉆頭，放松起吊鋼絲繩，待攪拌鉆頭接近地面時，啟動自動記錄儀及空壓機送氣，并繼續(xù)正向鉆進，下沉至設計深度。為順利鉆進同時不堵塞噴射口，下沉過程中不噴射加固料，只噴射壓縮空氣。上提噴粉、強制攪拌：鉆到設計深度時，停止鉆進，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，關閉送氣閥門，噴送加固粉料；鉆機邊旋轉邊噴粉攪拌，將粉體均勻噴入地下與土充分拌合；確認加固粉料已到達樁底后，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，通過噴粉系統(tǒng)漿水泥（或石灰）通過鉆桿端噴嘴定時定量向攪動的土體噴粉，使土體和加固料進行充分攪拌混合）。提升至設計標高（達到地面以下 3050cm）時，停止噴粉。地表以下 50cm部分由人工回填壓實處理。打開送氣閥，關閉送料閥，但空壓機不停機，攪拌鉆頭升到樁頂時，停止提升，在原位轉動 2 分鐘，以保證樁頭均勻密實。復攪：攪拌鉆頭再鉆至設計復攪深度時，反鉆提升進行第二次攪拌，同時利用加壓空氣管內剩

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