渠道工程更新改造的原因及地基處理方法

渠道工程更新改造的原因及地基處理方法楊建革【摘要】本文從引大入秦灌區(qū)支渠基本情況入手，分析了支渠工程存在的主要問(wèn)題和更新改造的原因，論述了渠道地基基礎(chǔ)處理的方法，為該灌區(qū)工程更新改造提供技術(shù)支撐.【期刊名稱】《農(nóng)業(yè)科技與信息》【年(卷)，期】2017(000)018【總頁(yè)數(shù)】2頁(yè)(P114-115)【關(guān)鍵詞】渠道工程;更新改造;地基基礎(chǔ);處理方法【作者】楊建革【作者單位】甘肅省引大入秦工程管理局，甘肅永登730300【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TU444引大入秦工程始于1976年開(kāi)工建設(shè)，1994年總干渠建成通水。工程設(shè)計(jì)引水流量32m3/s，規(guī)劃灌溉面積5.73萬(wàn)hm2。工程包括渠首引水樞紐工程、總干渠、分干渠、支渠及斗渠，其中支斗渠共計(jì)69條，渠道數(shù)量較多，長(zhǎng)度較大。工程正式通水已20余年，部分支渠已經(jīng)嚴(yán)重老化，急需更新改造。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和新型城鎮(zhèn)化的建設(shè)迅猛推進(jìn)，工程輸水渠道與城鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)用地產(chǎn)生矛盾，渠道工程基礎(chǔ)因市政工程建設(shè)占用土地而受到破壞的情況時(shí)有發(fā)生。因此，對(duì)支渠更新改造的渠道基礎(chǔ)，針對(duì)不同條件的地基，選用合理的地基處理方法十分必要。引大入秦渠道工程，在原來(lái)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，沒(méi)有考慮蘭州新區(qū)建設(shè)和新型城鎮(zhèn)化建設(shè)的規(guī)模，原有渠道橫跨新區(qū)市政工程新的建設(shè)區(qū)域，導(dǎo)致整體布局與新崛起的城鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃布局相矛盾，因此支渠工程更新改造必須與城鎮(zhèn)規(guī)劃建設(shè)的布局相一致。隨著運(yùn)輸工具的更新發(fā)展，汽運(yùn)一再超載，原來(lái)設(shè)計(jì)荷載不能滿足實(shí)際要求，造成部分橋梁垮塌，渠道基礎(chǔ)沉降，交叉建筑物與渠道嚴(yán)重脫節(jié)，渠道滲水嚴(yán)重，加之地基為黃土層或?yàn)闈裣菪渣S土，施工時(shí)處理不當(dāng)，渠道基礎(chǔ)不均勻沉降，導(dǎo)致渠道基礎(chǔ)變形破壞，影響渠道正常輸水運(yùn)行。消能建筑物的主要作用是降低流速、減少?zèng)_刷，但每個(gè)消能建筑物的消力池自然形成了一個(gè)小型蓄水池。西北地處高原寒冷地區(qū)，如果冬季停水后不能及時(shí)將消力池中的蓄水抽排干凈，形成冰凍層，春天形成融水層，凍脹因素造成消力池開(kāi)裂滲水，導(dǎo)致渠道基礎(chǔ)沉降，建筑物被破壞。原有的渠道工程襯砌過(guò)程中，防滲體僅采用混凝土板襯砌或現(xiàn)澆混凝土、漿砌石等傳統(tǒng)防滲措施進(jìn)行襯砌防滲。加之土方壓實(shí)時(shí)，土料的含水率、壓實(shí)度、所采用的壓實(shí)工具等不符合規(guī)范要求和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；預(yù)制板襯砌單位面積縱橫縫太多，施工時(shí)稍有不慎，就會(huì)造成縫隙滲水；伸縮縫處理時(shí)采用的材料質(zhì)量低劣，施工工藝落后，施工方法簡(jiǎn)單；渠道南北走向或東西走向受冬季凍脹影響造成基礎(chǔ)不均勻沉降變形；以及施工過(guò)程中，疏于管理，致使混凝土密實(shí)度較低等，造成渠道防滲作用不明顯，防滲效果較差。在引大入秦灌區(qū)渠道工程中，地基基礎(chǔ)一般處理施工方法包括：素土填層夯實(shí)處理、3:7灰土墊層夯實(shí)處理、2:8水泥土墊層夯實(shí)處理。一是素土墊層夯實(shí)處理。素土墊層是指挖去基槽的部分和全部土層，然后進(jìn)行回填素土分層夯實(shí)，主要適用于處理濕陷性黃土和垃圾土等軟土地基基礎(chǔ)。對(duì)于濕陷性黃土地基處理，基礎(chǔ)厚度采用：矩形基礎(chǔ)厚度為0.8~1.0倍的基礎(chǔ)寬度；條形基礎(chǔ)厚度為1.0~1.5倍的基礎(chǔ)寬度；柱基礎(chǔ)厚度為1.5~2.0倍的基礎(chǔ)寬度。濕潤(rùn)性黃土地基墊層寬度按下式方法確定：土墊層的厚度小于2m時(shí)，每邊加寬不得小于土墊層厚度的1/3，且不小于0.3m。土墊層厚度大于2m時(shí)，應(yīng)考慮基礎(chǔ)寬度的影響，適當(dāng)加寬，且不小于0.7m。對(duì)于軟土地基基礎(chǔ)，一般是根據(jù)墊層底部軟土層的承載力決定不大于3m，也就是翻夯深度控制在3m左右，如果在軟土地基上建造水池，必須挖深坑，注水沉降，翻夯深度控制在二三米。當(dāng)基礎(chǔ)面土質(zhì)較好時(shí)，墊層寬度略大于基礎(chǔ)寬度0.2~0.3m即可；當(dāng)基礎(chǔ)面土質(zhì)較差時(shí)，墊層寬度不足將會(huì)引起基礎(chǔ)面軟土的變形，因此需根據(jù)基礎(chǔ)面軟土的容許承載力進(jìn)行加寬處理，其加寬體尺寸按下列公式計(jì)算：當(dāng)R>20時(shí)，B'=B+0.65h;當(dāng)20>R212時(shí)，B'=B+0.5h;當(dāng)Rv12時(shí)，B'=B+0.4h°（式中R為土的容許承載力；B'為墊層的底部寬度；B為基底寬度；h為墊層厚度）。二是3:7灰土墊層夯實(shí)處理。在一般的建筑物設(shè)計(jì)中，特別是在濕陷性黃土上修建水工建筑物時(shí)，均應(yīng)采用3:7灰土墊層夯實(shí)處理地基基礎(chǔ)。在原土夯實(shí)的基礎(chǔ)上均設(shè)計(jì)3:7灰土墊層，使建筑物基礎(chǔ)更加牢固穩(wěn)定。在水工建筑中，三七灰土主要是防止水滲透，其鋪設(shè)厚度以200~300mm為一層進(jìn)行夯實(shí)，可采用沖擊夯和蛙式打夯機(jī)進(jìn)行夯實(shí)處理。在施工條件允許的情況下，也可采用大型機(jī)械進(jìn)行碾壓夯實(shí)，其墊層厚度與素土填層夯實(shí)處理一致。三是2:8水泥土墊層夯實(shí)處理。隨著生產(chǎn)力水平的提高，白灰價(jià)格上漲，水泥價(jià)格平穩(wěn)，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，用2:8水泥土墊層代替3:7灰土墊層，施工簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)合理，其施工方法和施工工藝與3:7灰土墊層處理地基基礎(chǔ)相近。3.2.1流沙的發(fā)生與防治基礎(chǔ)開(kāi)挖到地下水位時(shí)，采用坑內(nèi)抽水的方法時(shí)，若遇到粘粒含量少、粉粒大的細(xì)粉砂土層，基坑底邊就會(huì)形成泥沙流動(dòng)狀態(tài)，隨著地下水一起涌入基坑內(nèi)，土基越挖越流動(dòng)，難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。此時(shí)土體完全喪失承載能力，施工條件惡化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起邊坡滑動(dòng)坍塌，使周圍的建筑物下沉甚至倒塌，形成流沙現(xiàn)象。引大入秦工程防治流沙主要采用打鋼板樁、修建地下連續(xù)墻、修沉井，人為降低地下水位，增加土體的自重力等措施，以減少或平衡動(dòng)水壓力；改變動(dòng)水壓力的方向，進(jìn)而再采用常規(guī)地基處理措施處理渠道基礎(chǔ)。3.2.2松散土、淤泥地基基礎(chǔ)的處理挖出基礎(chǔ)坑槽中全部軟土和虛土，至坑底和四壁見(jiàn)到天然土質(zhì)為止，然后采用與坑邊天然土壓縮性相近的材料分層回填并散水夯實(shí)。松土坑較大超過(guò)基槽邊沿，槽壁又挖不到天然土?xí)r，應(yīng)將范圍內(nèi)的基槽適當(dāng)加寬，并將基礎(chǔ)適當(dāng)?shù)穆渖钭?：2的臺(tái)階與兩端相接。松土坑大于槽寬時(shí)，槽底處理完后，還需適當(dāng)加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。若坑內(nèi)有積水無(wú)法分層夯實(shí)時(shí)，可填砂或采用混凝土澆筑的方法進(jìn)行回填。3.2.3局部范圍硬土和硬物的處理當(dāng)柱基或基礎(chǔ)下有過(guò)于堅(jiān)硬的土質(zhì)時(shí)，應(yīng)采取措施盡量挖除，以防局部硬點(diǎn)的支撐，產(chǎn)生不均勻沉降。硬土、硬物清除后視具體情況回填或落深基礎(chǔ)。如硬土、硬物清除有難度，可在其上面現(xiàn)澆鋼筋混凝土過(guò)梁解決。3.2.4“橡皮土”基礎(chǔ)處理地基為粘性土且含水量大，趨于飽和時(shí)，夯打時(shí)有顫動(dòng)現(xiàn)象無(wú)法夯實(shí)，此時(shí)可采用清基換土或摻生石灰粉以降低其含水量，或加碎石、磚石，將土摻密也可清除橡皮土。渠道原土基礎(chǔ)夯實(shí)時(shí)，土料的含水率控制在14%左右，碾壓時(shí)盡可能采用機(jī)械開(kāi)挖碾壓，盡量減少人工作業(yè)，既能減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，又保證了工程質(zhì)量。同時(shí)，采用500g/m2以上的土工膜作為支渠防滲材料，厚度20mm、強(qiáng)度等級(jí)為C10的水泥砂漿作為墊層襯砌混凝土塊進(jìn)行防滲，合理布置伸縮縫。由于渠道設(shè)計(jì)為全斷面混凝土襯砌或是鋼筋混凝土管道輸水，不易沖刷破壞，所以在改造設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于自然坡降小于水力坡降的，應(yīng)取消建筑物的消力池；對(duì)于自然坡降大于水力坡降的，必須采用消力建筑物時(shí)，