大型水利工程中地基處理技術(shù)及質(zhì)量控制研究 ——以皮山縣皮山河流域供水工程為例

摘要：為研究大型水利工程中地基處理技術(shù)及質(zhì)量控制，以皮山縣皮山河流域供水工程為例，立足地基處理的目的和重要性，分析了地基處理技術(shù)的要點(diǎn)以及質(zhì)量控制措施。分析結(jié)果表明，皮山縣皮山河流域供水工程所在區(qū)域場(chǎng)地低液限粉土濕陷等級(jí)為中等－強(qiáng)，濕陷土層深度6.0～7.0m，且該層在飽和狀態(tài)下，為液化土，液化深度12m，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件復(fù)雜，地基處理難度大?？茖W(xué)合理的地基處理技術(shù)選擇與嚴(yán)格的質(zhì)量控制對(duì)于確保水利工程的安全和穩(wěn)定具有重要意義。

關(guān)鍵詞：大型水利工程；地基處理；強(qiáng)夯法；質(zhì)量控制

一、工程概述

皮山縣皮山河流域供水工程，起始點(diǎn)位于阿克肖水庫(kù)，終點(diǎn)位于兵團(tuán)皮山農(nóng)場(chǎng)八連水廠。本次二期工程位于皮山縣垴阿巴提鎮(zhèn)、克里陽(yáng)鄉(xiāng)境內(nèi)。該供水工程水源為阿克肖水庫(kù)，在阿克肖水庫(kù)壩后取水，修建首部穩(wěn)流池，通過(guò)引水管線經(jīng)兩級(jí)沉沙池進(jìn)行泥沙預(yù)處理后送至擬建總水廠處，經(jīng)總水廠對(duì)水質(zhì)進(jìn)行集中處 理后，通過(guò)輸水管線自壓輸水至4個(gè)供水區(qū)的已建首部水廠，經(jīng)二次調(diào)蓄、消毒后進(jìn)入配水管網(wǎng)入戶。

二、地基處理的目的和重要性

就案例水利工程而言，由于地基土層的不均勻分布、水文地質(zhì)條件的錯(cuò)綜復(fù)雜以及工程荷載的獨(dú)特性，使得地基處理在確保整個(gè)工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性方面具有至關(guān)重要的作用。通過(guò)采取合理的地基處理措施，可以有效地預(yù)防或減少工程結(jié)構(gòu)在施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中可能出現(xiàn)的沉降、傾斜和滑動(dòng)等病害問(wèn)題^【1】。不僅能夠保障工程結(jié)構(gòu)的安全性，還能確保工程在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)效益，避免因地基問(wèn)題導(dǎo)致的額外維修和加固費(fèi)用。

三、大型水利工程中地基處理技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

（一）選擇合適的地基處理技術(shù)

在大型水利工程地基處理中可用的處理技術(shù)比較多，包括強(qiáng)夯法、換填法、鉆孔灌注樁法等，每種地基處理技術(shù)都有其獨(dú)特的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行合理選擇，三種地基處理技術(shù)對(duì)比情況如表1所示：

表1 強(qiáng)夯法、換填法、鉆孔灌注樁法地基處理技術(shù)對(duì)比表

對(duì)比分析三種地基處理的特點(diǎn)、適用條件以及優(yōu)缺點(diǎn)，再結(jié)合皮山縣皮山河流域供水工程的地質(zhì)條件、施工要求，強(qiáng)夯法是最佳的地基處理技術(shù)。

（二）強(qiáng)夯前的準(zhǔn)備

根據(jù)案例工程所在區(qū)域的地質(zhì)情況及工程地質(zhì)問(wèn)題，壩基低液限粉土存在濕陷性，濕陷等級(jí)為中等－強(qiáng)，壩基粉土采取浸水達(dá)到最優(yōu)含水率后強(qiáng)夯處理，濕陷土層深度7.0m。在正式進(jìn)行強(qiáng)夯地基處理前，需對(duì)壩基濕陷夯實(shí)厚度7.0m的低液限粉土進(jìn)行浸水增濕至最優(yōu)含水率，并進(jìn)行濕陷土層浸水增濕前含水率檢測(cè)，測(cè)算浸水水量；浸水完成后再次進(jìn)行含水率檢測(cè)達(dá)到最優(yōu)含水率要求后進(jìn)行強(qiáng)夯施工^【2】。

（三）試夯

為獲得準(zhǔn)確的強(qiáng)夯參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)，在正式采用強(qiáng)夯法加固和處理地基前，需先進(jìn)行試夯，按照地質(zhì)鉆探情況，選擇面積不小于23.5m×23.5m的區(qū)域作為試夯區(qū)域。夯錘可選擇圓形夯錘（重35t），以便實(shí)現(xiàn)夯錘錘印的良好重合，通過(guò)70t液壓履帶式起重機(jī)將夯錘提升指定的高度后，松開(kāi)夯錘進(jìn)行夯實(shí)。第一遍夯擊能選擇4000KN·m，第二遍夯擊能選擇6000KN·m，第三遍夯擊能選擇1200KN·m。在試夯時(shí)為避免對(duì)夯點(diǎn)周圍的土體造成剪切破壞，致使夯坑周圍出現(xiàn)較大隆起情況，第一遍夯擊時(shí)，夯點(diǎn)宜采用正方形布置，相鄰夯點(diǎn)之間的距離應(yīng)控制在7m左右，第二遍夯擊點(diǎn)應(yīng)在第一遍夯擊點(diǎn)之間。

在進(jìn)行本水利工程地基夯實(shí)處理時(shí)，為提升地基處理處理，在進(jìn)行夯擊擊數(shù)和遍數(shù)確定時(shí)，按照該區(qū)域土體豎向壓縮達(dá)到最大值，而兩側(cè)向移動(dòng)保持最小值的情況下進(jìn)行選擇。為了確保夯實(shí)效果，本工程地基強(qiáng)夯加固時(shí)采取了單點(diǎn)試夯的方法，通過(guò)仔細(xì)觀察夯擊坑周圍的土體變化來(lái)決定合適的夯擊擊數(shù)和夯擊遍數(shù)。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和觀測(cè)，確定夯擊擊數(shù)的最佳范圍為12擊至14擊，而夯擊遍數(shù)則定為3遍。

（四）強(qiáng)夯施工技術(shù)要求

 在進(jìn)行水利工程地基強(qiáng)夯施工的過(guò)程中，在完成第一遍夯擊后使用推土機(jī)將夯坑推平，并對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行整平處理。再測(cè)量夯后地面的標(biāo)高，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果布置第二遍主夯點(diǎn)，第二遍夯擊施工方法與第一遍相同，但夯點(diǎn)組選擇在第一遍已夯點(diǎn)的間隙進(jìn)行補(bǔ)夯。在進(jìn)行最后一遍低錘滿拍夯實(shí)的過(guò)程中，不再進(jìn)行夯點(diǎn)的布置和測(cè)量夯沉量。僅需控制夯擊數(shù)、夯錘的落距以及夯印的搭接情況，在拍夯施工時(shí)，需要注意施工的順序，確保不會(huì)出現(xiàn)漏夯的情況。在夯擊過(guò)程中，相鄰的點(diǎn)之間應(yīng)保持1/4錘徑的搭接距離。滿夯完成后，為了滿足地基土的壓實(shí)度要求，還需要對(duì)地面進(jìn)行一遍機(jī)械碾壓處理。

四、大型水利工程中地基處理質(zhì)量控制措施

在進(jìn)行大型水利工程地基處理的過(guò)程中，強(qiáng)夯法是一種常見(jiàn)的技術(shù)手段。然而，這種方法的效果受到多種因素的影響，因此為了確保地基處理的質(zhì)量和效果，必須在施工過(guò)程中嚴(yán)格控制以下幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：

在每一輪夯擊作業(yè)開(kāi)始之前，必須對(duì)夯錘的重量、提升高度（即落距）、夯點(diǎn)的具體位置以及夯點(diǎn)的數(shù)量進(jìn)行仔細(xì)的檢查，確保這些參數(shù)完全符合施工方案、設(shè)計(jì)要求以及相關(guān)規(guī)范的規(guī)定。此外，還需要檢查夯錘的起吊點(diǎn)是否位于重心位置，以避免偏心現(xiàn)象的發(fā)生。如果發(fā)現(xiàn)夯錘起吊點(diǎn)偏離重心，應(yīng)采取相應(yīng)的措施，比如：可以在夯錘的邊緣焊接鋼板，以確保起吊點(diǎn)與重心重合，從而保證夯錘在起吊或下落過(guò)程中保持平衡狀態(tài)。

在進(jìn)行夯擊作業(yè)時(shí)，必須確保落錘的平穩(wěn)性以及夯位的準(zhǔn)確性。如果在夯擊過(guò)程中發(fā)現(xiàn)夯坑塌陷或坑底傾斜情況嚴(yán)重，應(yīng)立即采取措施，使用夯坑周圍的土壤將坑底整平，并重新進(jìn)行夯擊作業(yè)，以確保夯擊效果達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。

為了確保每個(gè)夯點(diǎn)都能達(dá)到規(guī)定的夯擊次數(shù)，必須安排專門的人員負(fù)責(zé)測(cè)量夯沉量。為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，測(cè)量夯沉量的儀器必須架設(shè)在強(qiáng)夯作業(yè)區(qū)50m以外的安全位置。在測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)使用二級(jí)水準(zhǔn)儀，并由專業(yè)的測(cè)量人員負(fù)責(zé)操作，以確保測(cè)量結(jié)果的精確性。測(cè)量人員需要對(duì)夯沉量及隆起量進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，以便于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和施工質(zhì)量控制。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)大型水利工程中地基處理技術(shù)及質(zhì)量控制的研究，以皮山縣皮山河流域供水工程為例，分析了地基處理的目的、技術(shù)特點(diǎn)及其在水利工程中的應(yīng)用。研究表明，合理的地基處理技術(shù)選擇和嚴(yán)格的質(zhì)量控制對(duì)于確保水利工程的安全性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。強(qiáng)夯法地基處理技術(shù)在皮山縣皮山河流域供水工程地基處理中的成功應(yīng)用，為類似工程的地基處理積累了經(jīng)驗(yàn)，豐富了地基處理技術(shù)應(yīng)用路徑，具有良好的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

文章來(lái)源：《產(chǎn)品可靠性報(bào)告》 http://m.00559.cn/w/kj/32519.html