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某渠道工程濕陷性黃土基礎處理技術

文檔作者：劉雪峰，程文香，王軍輝文檔來源：武警水電第二總隊第五支隊		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年11月01日
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上一篇：某商業(yè)樓深基坑工程監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析

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32
施工技術
CONSTRUCTl0N TECHNOLOGY
2013年6月下
第42卷第12期
DOI：10．7672／sgjs2013120032
某渠道工程濕陷性黃土基礎處理技術
劉雪峰，程文香，王軍輝
(武警水電第二總隊第五支隊，江蘇常州213135)
[摘要]南水北調某施工標段全長14km，含明渠13km，其中分布濕陷性黃土渠段6．6km。依據(jù)不同渠段濕陷性大
小及其周邊環(huán)境差異，分別采取強夯、重夯、土擠密樁以及擴挖換填等恰當?shù)墓こ檀胧┖笥行У叵饲鶟裣?
性。對該工程基礎處理方法進行了背景分析與技術總結。
[關鍵詞]基礎；濕陷性黃土；處理
[中圖分類號]Tu753 [文獻標識碼】A [文章編號]1002—8498(2013)12．0032_04
Treatment for Collapsibmty Loess Ground in Some Channel Engineering
Liu Xuefeng，Cheng Wenxiang，Wang Junhui
(Ⅳo．5 DetⅡc^ment，Ⅳ0．2三哆dropo塒er—F0rce∥A，med PoZice，C_j18ng娩ou，_，i口凡l弘u 2 13 1 35，C^ino)
Abstract：One construction segment of South-to-North water transfer project is 14km in length，in which
the length of open channel is 13km with 6．6km-length coUapsible 10ess channel． Based on diⅡ奄rence of
coUapsibility and surrounding environment， some treatment measures are used to eliminate collapsibility
of channel foundation such as dynamic compaction， heavy rammer， soil compaction pile and enlarge dig
in to fiU in． This paper analyzes and summarizes the ground treatment method．
Key words：foundations；collapsibility loess；treatment
1 工程概況
南水北調中線干線某施工標段全長14km，其中
明渠13km，渠道為梯形斷面，渠底寬14．5～19m，渠
道內坡1：2．0～1：2．75，縱比降1／28 000，采用渠坡
厚10cm，渠底厚8cm的混凝土襯砌，需進行基礎處
理的濕陷性黃土渠段面積44萬m2，劃分為13個設
計段，長6．6km，占明渠總長的51％。濕陷性中等
以上的9個設計段，共5．54km，采用強夯法處理，濕
陷性輕微的1個設計段，共0．31km，采用重夯法處
理，距離村鎮(zhèn)較近的3個設計段，共0．78km，采用土
擠密樁處理。為節(jié)約工程投資，基礎處理遵循以下
原則：①重夯僅處理渠坡范圍；②高填方渠段的強
夯，渠坡和渠底全斷面處理；③填方<4m渠段的強
夯僅處理渠坡。
渠道濕陷性黃土渠段基礎處理典型斷面及強
重夯夯點、土擠密樁樁位布孔如圖1所示。
2加固機理
濕陷性黃土的垂直大孔性、松散多孔結構和遇
水即降低或消失的土顆粒問的加固黏聚力，是發(fā)生
[作者簡介]劉雪峰，工程師，E—mail：butterfly200015@163．com
[收稿日期]2013．02·26
濕陷的兩個內部因素，而壓力和水是外部條件。地
基處理的目的則是改善土的性質和結構，減小土的
滲水性、壓縮性，消除其濕陷性。
3 技術要求
3．1 強夯
處理范圍超出渠道外坡腳線3m，分3遍完成，
前2遍為點夯，第3遍滿堂夯，每遍10擊；前2遍夯
擊能2 000kN·m，錘重20t，錘底面直徑2．5m，夯點
間距6．5m，落距10m，第1遍夯點正三角形布置，第
2遍夯點在第l遍夯點之間布置，第3遍夯擊能
800kN·m，夯錘落距降低至4～6m。
3．2 重夯
單擊夯擊能270kN·m，錘重3t，錘底面直徑
1．4m，處理范圍超出渠道外坡腳線2m；一夯挨一夯
布置，夯擊3遍，累計夯擊12次。
3．3 土擠密樁
沉管成孔，等邊三角形布置，樁長7．5m，樁徑
0．4m，樁中心距1．3m，處理范圍超出渠道外坡腳線
2m；樁內回填土的壓實系數(shù)≥O．97，樁間土的最小
擠密系數(shù)≥0．88，施工時由外向內順序成樁。
萬方數(shù)據(jù)
劉雪峰等：某渠道?1：程濕陷性黃土基礎處理技術
保護圍欄。林帶撼磊弒j6林帶
重粉
a濕陷性渠段強夯處理典型斷面
b土擠密樁處理典型斷面
c強夯布孔d重夯布孑L e樁位布置
圖l濕陷性黃土渠段基礎處理
Fig．1 FOundation treatInent lbr coUapsibmty loess cha曲eI
4施工背景及技術難點
4．1施工方案調整
2009年8月中旬開始生產性試驗，2009年12
月中旬第l，2遍強夯完成，2010年1月底強、重夯
處理全部完成。施工前對擬處理渠段的黃土濕陷
系數(shù)復查后發(fā)現(xiàn)多為輕微至中等濕陷性，濕陷深度
2—6．5m。強夯第2遍完成后經抽樣檢測，發(fā)現(xiàn)絕
大多數(shù)渠段濕陷性已消除，鑒于強夯第3遍夯擊能
較小、影響深度較淺，且其目的主要是整平前2遍夯
擊后的基礎面，為合理優(yōu)化施工，經與參建各方協(xié)
商后將強夯第3遍滿堂夯方案改為沖擊壓實機沖壓
方案，按照調整方案處理后的渠基不僅滿足濕陷性
檢測要求，還節(jié)約了工期和成本，且此調整方案在
重夯施工中也獲得了成功。
調整后的施工順序如下：場地平整一夯前取樣
檢測_÷測放第1遍夯點-+第1遍強夯施工一間歇
21d_+場地平整_÷測放第2遍夯點_+第2遍強夯施
工一場地平整-+夯后間歇14d—+6830型沖擊壓實機
沖壓20遍。
4．1．1強夯(第1，2遍)
施工前選擇≥400m2有代表性渠段進行現(xiàn)場生
產性試驗，在試驗區(qū)內挖日=3m深的豎井探坑2
個，試驗區(qū)外挖日=5m深的豎井探坑1個，進行地
質情況核對并取樣檢測了黃土干密度、含水率及濕
陷系數(shù)。試驗區(qū)第l遍夯擊時全部21個夯點中有
16個夯點出現(xiàn)夯擊擊數(shù)超過10擊后仍不滿足“最
后2擊的平均夯沉量≤50mm”收錘標準，有5個夯
點未達10擊就出現(xiàn)起錘困難現(xiàn)象。針對上述問題，
參建各方召開專題會議研究后明確該問題的處理
意見：對于最后2擊平均夯沉量>50mm的夯點要
求每遍夯擊次數(shù)增加至12擊，針對夯坑過深引起的
起錘困難問題，通過在夯坑內填筑碎石的辦法解
決。按照上述辦法，經過2遍夯擊后檢測試驗段土
體各項指標為：濕陷系數(shù)最高值0．014，最低值o；濕
密度最大值2．079／cm3，最小值1．869／cm3；含水率
最大值27．4％，最小值16．9％；干密度最大值
1．779／cm3，最小值1．469／cm3。通過對比發(fā)現(xiàn)，在
經過2遍夯擊后檢測部位強夯處理深度內黃土濕陷
性完全消除，且在強夯施工過程中夯坑周圍地面未
發(fā)生過大的隆起。觀測記錄數(shù)據(jù)能有效反映夯擊
效果：第1遍夯擊時各夯點最大夯沉量196cm，平均
夯沉量為155cm；第2遍夯擊時各夯點最大夯沉量
145cm，平均夯沉量為114cm。經過2遍夯擊后，夯
坑的夯沉量大、土體壓縮效果明顯，達到了預期
萬方數(shù)據(jù)
施工技術第42卷
效果。
質量控制要點：①嚴格按照設計夯擊范圍、夯
擊能、夯點布置規(guī)格和試驗確定的每遍夯擊次數(shù)施
夯；②每遍夯擊的間隔期不少于2周；③為避免陷錘
或出現(xiàn)橡皮土，原則上汛期雨后不施工。
施工中應注意的幾個問題：①開工前的實地復
勘，查明場地條件，核對地質變化，復查土體的含水
率、孑L隙比以及濕陷性等級等；②檢查夯錘質量和
吊高，以確保夯擊能滿足設計要求；③土體含水率
和孔隙比汛期變化大，大面積施工要避開雨季；④
為減小強夯施工振動效應，防范安全事故，開工前
在施工區(qū)域外圍開挖2m深的減振溝，并拉設警戒
線予以圍閉。
4．1．2重夯及強夯第3遍
重夯設計要求濕陷處理影響深度為3m，強夯第
3遍設計要求為滿堂布置低能量夯擊，主要目的是
消除表層黃土的濕陷性及平整場地。鑒于重夯及
強夯第3遍夯擊能較小、影響深度較淺，且該工程渠
基多數(shù)為輕微濕陷性或中等濕陷性，加之前2遍夯
擊完成后經檢測黃土狀渠基的濕陷性已基本消除
等有利條件，項目部借鑒了鐵路、建筑基礎處理的
一些施工經驗，采用振動沖擊碾沖壓方案替代強夯
第3遍及重夯低能量滿堂夯方案，試驗參數(shù)如下：①
設備參數(shù)6830型沖擊壓實機，壓實寬度2×
900mm，外形尺寸：長4 604mm，寬2 960mm，高
2 170mm，工作質量16．2t，沖擊荷載3 500kN，沖擊
能30kJ，壓實影響深度5m。②施工參數(shù)行走速度
10～15km／h，沖壓遍數(shù)初定12遍、16遍和20遍
3種。
為了驗證沖擊壓實機的影響深度≥3m，選擇強
夯第2遍完成的某區(qū)域做沖壓試驗區(qū)，并于沖壓結
束7d后自地面以下3m深開始取樣檢測，檢測結果
及與強夯第2遍對比情況如表1所示。
表1 沖壓前后黃土狀渠基濕陷性對比
Table 1 CoUapsibnity coⅡtrast fbr Ioess channeI
befbre and alter stanIping
沖壓后的取樣檢測數(shù)據(jù)表明6830型沖擊壓實
機處理濕陷性黃土的影響深度≥3m，且經沖擊壓實
機碾壓后土體干密度增大，濕陷系數(shù)減小，壓實處
理效果明顯。為保險起見，最終確定了如下參數(shù)：
沖擊荷載3 500kN，每遍采用來回錯輪方式均勻沖
壓，輪跡之間不重疊，行走速度控制在10km／h左
右，沖壓遍數(shù)20遍。
強重夯渠段基礎處理完工后經取樣檢測，黃土
狀渠基的濕陷性均已消除，工程質量為優(yōu)良。
4．2土擠密樁
為減小振動擾民，在靠近鮑屯、劉河和漫流3個
村莊的濕陷性黃土渠段采用沖擊能較小的土擠密
樁工藝。土樁施工采用成孔與夯填為同一型號的
wG3型液壓柱式懸臂式夯擴擠密樁機，樁錘錘徑
0．5m，錘重3．5t，夯錘最大落距14m，錘長5．0m，起
升速度0．5m／s。相鄰渠段基礎處理方式不同時，先
進行強夯、重夯處理，再進行土擠密樁施工。
施工中遇到的主要問題：①雨雪天氣造成部分
樁孔底部出現(xiàn)頸縮、回淤現(xiàn)象；②劉河北側渠段因
村民阻止未能繼續(xù)按設計施工；③漫流段因渠道上
方分布有高壓線，土樁施工不安全。
下面分素土樁、灰土樁以及土樁變更為換填等
分別敘述。
1)素土擠密樁
2009．10—28開始試樁，試樁過程常有起錘困難
現(xiàn)象發(fā)生，采取適量加水濕潤錘壁后得以緩解。夯
填試驗首先采取“每次回填厚度為20—30cm，夯錘
吊高2．5m，每層夯5擊”進行試驗，施工時發(fā)現(xiàn)夯填
過程中地面有明顯隆起，且樁孔周邊土體開裂。根
據(jù)試樁反饋的情況，及時對夯填分層層厚、吊高、擊
次進行了調整。在擬定的2個試驗區(qū)內分別選取以
下2種試驗參數(shù)(見表2)進行施工參數(shù)的比選。
表2 土擠密樁試驗施工參數(shù)
Table 2 SoiI compaction piIe test construction
parameters
成樁7d后現(xiàn)場進行樁內和樁間取樣隨機抽樣
檢查，并按照設計及規(guī)范要求對土樣進行常規(guī)黃土
濕陷試驗、擊實試驗和常規(guī)土工試驗后最終確定土
擠密樁施工參數(shù)：“每層填料松鋪90cm、每層夯擊3
次、填料前底夯3次、吊高5m”。
2)灰土擠密樁
2009年11月中旬施工區(qū)域所在地普降暴雪，
暴雪后土樁恢復施工時發(fā)現(xiàn)部分樁孔底部出現(xiàn)頸
縮、回淤現(xiàn)象。經試驗室取樣檢測出現(xiàn)頸縮、回淤
的區(qū)域土體含水率較高。為解決此問題，2010年1
月1日召開現(xiàn)場協(xié)調會，明確針對土擠密樁施工中
萬方數(shù)據(jù)
劉雪峰等：某渠道工程濕陷性黃土基礎處理技術35
出現(xiàn)的頸縮、回淤問題可通過在其素土填料中摻加
適量石灰攪拌均勻后進行生產性試驗。夯填試驗
采取“每次回填厚度9cm，夯錘吊高5m(或6m)，每
層夯2擊，灰土比2：8(或3：7)”參數(shù)進行試驗，試
驗區(qū)試驗參數(shù)如表3所示。
表3石灰土擠密樁試驗參數(shù)
Table 3 Lime son compaction piIe test parameters
灰土樁試驗1區(qū)于2010年1月25至26日完
成，試驗2區(qū)于2010年1月20至21日完成，試驗3
區(qū)于2010年1月18至19日完成。摻入石灰后樁
孔的頸縮、回淤現(xiàn)象有明顯改善，且施工完成后經
取樣檢測各項指標均滿足設計要求，達到了黃土濕
陷性消除的目的。
3)土樁改擴挖換填
160+290—160+350劉河北側渠段土擠密樁
施工因當?shù)卮迕褡柚苟啻螀f(xié)調無果，未能繼續(xù)施
工，后經參建各方研究將其調整為擴挖換填；167+
050—167+270漫流渠段土擠密樁處理區(qū)域上方有
2條高壓線穿越，且凈空不滿足土樁施工要求，經參
建各方研究后，出于安全考慮也調整為擴挖換填。
換填深度6．5m，換填范圍不小于濕陷性黃土設
計處理范圍。主要參數(shù)：換填區(qū)域與非換填區(qū)域以
l：3坡比銜接，換填料源選取非膨脹性重粉質壤土，
碾壓施工參數(shù)同總干渠渠堤。換填后經取樣檢測
各項指標均滿足設計要求，達到了黃土濕陷性消除
的目的。
5經濟技術評價
1)經濟性方面同等條件下強重夯投資最小，
可首選強重夯；土擠密樁造價稍高；擴挖換填在棄
料、取料方便且換填深度較淺的情況下亦可作為考
慮項。
2)適用性方面強夯和土擠密樁兩種工藝均
不適宜在居民區(qū)附近及既有基建設施附近使用，也
不適宜在雨雪季節(jié)及土壤含水率高的區(qū)域施工，且
對施工區(qū)上方均有較嚴格的凈空要求；相比之下，
擴挖換填適應面廣，適用性更強，但前提是施工區(qū)
附近棄土、取土便利，且基礎處理深度適中。
3)工期方面同等條件下土擠密樁造孔和夯
填可一氣呵成，在確保資源投入的情況下其進度最
快，可首選土擠密樁；擴挖換填因回填時需分層碾
壓，在換填深度較大時相比次之；強重夯則因其夯
擊遍數(shù)多且每遍之間的間隔期2～3周，施工周期較
長，為非建議選項。
4)安全性方面擴挖換填相比其他兩種工藝
最為安全；土擠密樁因樁徑較大、樁孔較深，且靠近
渠道中央?yún)^(qū)域樁孔造孔后僅夯填靠近底部的4m，上
部有3．5m的空孔，存在墜落隱患；強重夯因夯擊次
數(shù)多且重錘頻繁起降、脫鉤以及起重機的拆裝、移
位等，其安全風險最大。
6 結語
本文所列舉的幾種濕陷性黃土基礎處理方法
近年來在水利、交通、市政等行業(yè)已被廣泛使用，技
術相對成熟?，F(xiàn)實中設計和施工方案比選的關鍵
是緊密結合自身工程實際建設環(huán)境、建設工期、工
藝環(huán)境、氣候條件及濕陷性黃土層厚度、濕陷程度
等具體情況來確定科學合理的處理措施。
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國內首座格構式鋼塔懸索橋完成主橋橫梁吊裝
日前，由中建鋼結構有限公司負責鋼結構工程
制作、安裝的中國跨度最大的自錨式懸索橋——武
漢江漢六橋項目完成了漢口側主塔兩片鋼橫梁的
吊裝，與漢陽側鋼塔形成“南北呼應”之勢。至此，
由中國建筑承建的國內首座格構式鋼塔懸索橋主
塔鋼結構部分已基本施工完畢。
江漢六橋塔頂鋼橫梁為連接于東西兩側鋼塔
柱的桁架結構，梁長32m，寬5m，高10m，重約80t，
是穩(wěn)固兩側鋼塔柱不可或缺的載體。由于單榀片
梁的柔性較大，采用傳統(tǒng)的吊裝方法已不能滿足現(xiàn)
有的吊裝需求，項目部為確保橫梁安裝的精度和質
量，在國內“雙機抬吊技術”的基礎上大膽創(chuàng)新采用
“四機抬吊技術”，為橫梁的精確定位保駕護航，成
為本次施工最大亮點。江漢六橋為武漢市第一座
自錨式懸索橋、首座雙塔雙面斜拉橋，外觀設計具
有濃厚的歐式風格，橋梁主色調為“淡普魯士藍”，
被譽為“漢江上最美橋梁”。
(摘自《建筑時報》2013m6—13)

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