浅谈南水北调施工中的地基处理

杨英鸽 王瑞 袁吉娜 袁宾 李中生

摘要】南水北调中线一期工程是我国目前最大一项输水工程，途经河南、河北、北京、天津四个省市，输水总干渠长1432Km，由于供水线路长遇到的地质情况复杂多变，因此在地基处理上也各不相同，就新乡段而言，分别有湿陷性黄土的强、重夯地基处理，水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）地基处理，水泥土换填等。本文从三种地基处理的工序、施工过程、质量控制要点入手，阐明了具体的施工方法。

【关键词】强重夯；湿陷性黄土；CFG桩；水泥土换填

On the Construction of foundation treatment NORTH

Yang Ying-ge1，Wang Rui1，Yuan Ji-na2，Yuan Bin1，Li Zhong-sheng1

（1.Henan Provincial People's Victory Canal AuthorityXinxiangHenan453003；

2.Henan Branch source of water conservancy construction detection LtdZhengzhouHenan450003）

【Abstract】North Water Transfer Project is one of the largest one water project， through Henan， Hebei， Beijing， Tianjin， four provinces， water main canal of length 1432Km， due to the geological conditions encountered in complex water supply line lengths， so foundation treatment also varies， the Xinxiang section， respectively， of strong loess of heavy tamping foundation treatment， cement and fly ash gravel pile （CFG pILE）， cement soil of replacement and the like. In this paper， three kinds of ground handling processes， the construction process， quality control points to start to clarify the specific construction methods.

【Key words】Strong heavy ram；Ioess；CFG pile；Soil cement Replacement

1. 湿陷性黄土夯实地基处理 此方法是反复将夯锤提到一定高度使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，使地基土密实。施工前，应对所处理地基进行复堪，掌握相关的地质指标，如处理层深度、地下水位和地层含水量等数据。

强、重夯施工工序为：测量放样→ 取原状土检测 →第一遍夯击→第二遍夯击→第三遍夯击→试验检测

1.1工序检验程序。如图1所示，施工过程中应对施工方法、施工工艺进行经常性的监督检查，发现违规行为要及时整改。对可能影响质量的问题及时指令施工单位采取补救措施，对不符合设计指标要求的必须进行返工处理。

图1工序质量控制工作程序框图 1.2强、重夯处理湿陷性黄土的技术标准。

（1）满足处理深度范围内土层的湿陷系数应小于0.015的规范要求。根据设计标准强夯参数为：单击夯击能2000KN.m，锤重20t，底面直径2.5m，落距10m。夯击数及遍数为10击4遍，第一遍按正三角形布置，中距6.5m，第二遍夯点在第一遍之间布置，第三遍满堂布置，最后一遍夯锤落距可降至4～6m。各遍夯击间隔3～4周。

（2）重夯参数分为两种：当夯击能为270KN.m时，锤重3t，夯锤落距9m，夯底直径1.4m；当夯击能为180KN.m时，锤重3t，夯锤落距6m，夯底直径1.4m。施工时，夯击自处理起始桩号顺次向后进行，设计采用4击3遍，各遍夯击时间间隔1～3周。

表1强、重夯地基质量检验标准项目 序号 检查项目 允许偏差或允许值单位 数值 检查方法主控

项目 1 地基强度 设计要求 2 地基承载力 设计要求一

般

项

目 1 夯锤落距 mm ±300（强夯）

±150（重夯） 钢索

设标志 2 锤重 Kg ±100（强夯）

±50（重夯） 称重 3 夯击遍数

及顺序 设计要求 计数法 4 夯点间距 mm ±500（强夯）

±1/12夯锤直径

（重夯） 用钢尺量 5 夯击范围（超

出基础

范围距离） 设计要求 用钢尺量 6 前后两遍

间歇时间 设计要求 1.3强、重夯施工前，查明场地范围内的地下构筑物和各种地下管线的位置及标高，清除表层的腐质土层，整平场地，测量复核施工范围。当地下水位较高时，应优先采取降低地下水措施，或铺填一定厚度的松散性材料，使地下水位低于坑底面以下2m，坑内和场内有积水时应及时排出。当强夯施工所产生的振动对临近建筑物或设备产生有害影响时，应设置监测点，采取挖隔振沟防振。

1.4在夯实处理范围内分别选择有代表性不小于400m2的场地进行现场试验，以确定具体的强、重夯设计参数。开始夯击试验或夯击施工前，检查夯锤重、夯锤直径、落距、夯击范围和夯点间距，做好施工记录。

1.5强夯施工时，按照设计点位夯击，施工进行到满堂夯时，夯印互压1/3夯锤直径。重夯施工只采取满堂夯。强夯施工设计点位夯击完成后，相对地平测量夯沉量，记录夯击次数。在测量夯沉量时，测点应固定布置在夯锤顶面靠近中心附近并做明显标志，以保证夯锤在少量倾斜时测量误差最小（夯锤的倾斜角度不得大于30度）。测量仪器应设置在距夯点距离大于30m的地方，以减少仪器的振动。

1.6设计点位夯击的次数，应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，并应同时满足下列条件：强夯最后两击的平均夯沉量不大于50mm；重夯最后两击的平均夯沉量不大于20mm；夯坑周围地面不发生过大的隆起；不因夯坑过深而发生提锤困难。

1.7强、重夯地基质量检验标准应符合表1的规定。

2. 水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）复合地基处理

由水泥、粉煤灰、碎石等混合料加水拌合而形成的复合地基。

2.1水泥粉煤灰碎石桩施工前，测量复核施工范围，检查施工范围的清理和整平工作是否达到要求。严格按照设计要求进行试验室配合比试验，施工时按配合比配制混合料。混合料建议采用：水泥425号普通硅酸盐水泥；碎石采用一级配；砂含泥量小于5%；粉煤灰袋装Ⅱ级或Ⅲ级粉煤灰。

2.2施工前做试成桩试验。通过试成桩检验地质条件是否与地质报告相符、复合地基设计参数是否合理等内容。试桩过程中应详细记录施工参数，确定混合料的塌落度、拔管速度，确定最终的成桩工艺。试成桩应在需要地基处理的部位选择有代表性的位置进行试桩，每处试验桩数不少于1根，并按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）要求进行复合地基承载力试验。

2.3对于地下水位较高，特别是承压水能将砂浆带走，造成CFG桩缩桩或断桩，施工时须降低地下水水位。

2.4长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料。施工须注意桩管提升速度，太快或太慢都会造成桩体强度不均匀。桩端达到设计高程后，应打开钻头泵送混合料，严禁将钻杆提升后打开钻头，泵送混合料。

2.5在施工中应注意的其它问题：施工桩顶标高须高出设计桩顶标高0.5m以上。成桩过程中，抽样做混合料试块，每台机械一天应做一组（3块试块，边长为150mm的立方体），标准养护，测定其立方体抗压强度。冬季施工时混合料入孔温度不得低于5℃，对桩头和桩间土应采取保温措施。清土和截桩时，不得造成桩顶标高以下桩身断裂和扰动桩间土。褥垫层铺设宜采用静力压实法，当桩间土的含水量较小时，也可采用动力夯实法。夯填度（夯填后的褥垫层厚度与虚铺厚度的比值）不得大于0.9，施工垂直度偏差不大于1%，桩位偏差不大于0.4倍桩径。

2.6做好施工记录，如桩孔放样位置、桩孔直径、桩孔深度、混合料灌注量，并准确记录每根桩的成桩时间，施工结束后检验成桩的质量及复合地基承载力。

2.7水泥粉煤灰碎石桩复合质量检验标准见表2。

表2水泥粉煤灰碎石桩复合地基质量检验标准项 序 检查项目 允许偏差或允许值单位 数值 检查方法主控

项目 1 原材料 设计要求 查产品合格证书或抽样送检 2 桩径 mm -20 用钢尺量或计算填料量 3 桩身强度 设计要求 28d试块强度 4 地基承载力 设计要求 按规定的办法一般

项目 1 桩身完整性 按桩基检测技术规范 按桩基检测技术规范 2 桩位偏差 满堂布置≤0.40D

条基布置≤0.25D 用钢尺量，D为直径 3 垂直度 % ≤1.5 用经纬仪测桩管 4 桩长 mm +100 测桩管长度或垂球测孔深 5 褥垫层夯填度 ≤0.9 用钢尺量注：1.夯填度指夯实后的褥垫层厚度与虚体厚度的比值。2.桩径允许偏差负值是指个别断面。 3. 水泥土换填质量控制

水泥掺量质量比为10%：15%，水泥选用425#普通硅酸盐水泥，土料粘粒含量为10%～30%，塑性指数7～17，有机物含量不大于5%，水溶盐含量不大于3%，严禁采用膨胀岩土。土料粒径不大于50mm，且不含杂质。

3.1质量控制措施和方法。施工前组织施工人员进行培训，对质量控制工作进行交底，熟悉施工图纸、设计技术要求等相关规范、规程和标准，参加图纸会审掌握设计意图，了解水泥土换填的施工工艺。熟悉已批复的水泥土换填试验方案、试验成果、施工方案等，审查水泥土换填所使用的机械检验合格证明及有关人员特殊工种上岗证书。对所处理地基进行复勘，获取相关的地质指标，如处理层深度、地下水位和地层含水量等指标。

3.2水泥土换填施工步骤。施工准备（包括原材料检验、水泥土拌合料掺合比例检查、最大干密度试验和现场碾压试验、载荷试验与检测）→施工测量放样→基面清理→铺筑→碾压→施工检测验收。

3.3试验检测内容。水泥标号、初凝和终凝时间及水泥的其它常规检查项目；混合料应检查配合比、铺料厚度、碾压遍数、每层碾压完成后压实度。

3.4施工前要进行载荷试验，提交试验报告，在试验报告中详细描述试验过程，施工工艺，所掺土料、水泥土混合料的粘聚力、内摩檫角、含水量、容重等物理性质，根据试验结果确定调整配合比。

3.5水泥土换填分层施工，压实度检测也必须分层进行，在每层的压实系数符合设计要求后填铺上层土。检测范围压实度检测为每50～100m2不应少于1个检测点；采用载荷试验检验垫层承载力，每个单元工程不宜少于3点；渗透系数检测为每单元工程一组。

3.6水泥土地基质量检验标准应符合表3规定。

表3水泥土地基质量检验标准项 序 检查项目 允许偏差或允许值单位数值 检查方法主

控

项

目 1 地基承载力 设计要求 按规定方法 2 配合比 设计要求 按规定

的质量比 3 压实系数 设计要求 现场实测 4 渗透系数 设计要求 试验检测一

般

项

目 1 水泥标号 设计要求 试验检测 2土颗粒粒径mm≤10现场检查 3土料有机质含量%≤5试验检测 4土料水盐溶含量%≤3试验检测 5含水量（与最

优含水量比较）%±2烘干法 6分层厚度偏差

（与碾压试验要

求比较）mm≤±50水准仪 3.7水泥土换填重点控制的内容有，水泥和所掺土料的质量检测，水泥掺量控制，碾压试验、载荷试验。换填基面清理、基面高程和换填范围满足设计要求。

（1）水泥土换填施工前，应测量复核施工范围，开挖完成后应检查基面的清理是否满足设计要求，并保证施工区域工作面平顺。查明施工范围内的地下水位情况，当地下水位高于填筑基面时，应采取有效的降水措施，确保开挖过程中和水泥土换填施工时地下水位低于填筑基面不小于0.5m。

（2）按设计要求的比例（水泥掺量质量比10%：15%）配置水泥土，在有资质的试验室进行最大干密度试验。通过水泥土换填碾压试验，获取相应的施工技术参数，如铺料厚度（松铺系数），碾压遍数，行车速度等，碾压试验控制压实度不小于98%。

（3）拌合土料含水量应符合击实试验确定的最优含水量及允许偏差范围。水泥土的拌制要求配料量准确，拌合应采用机械拌制法进行，并由人工辅助粉碎大颗粒土块，保证最大颗粒土粒径不大于10.0mm。

（4）施工时，必须严密组织，减少从拌合到碾压终了的时间（即水泥土的延迟时间），延迟时间（可通过试验确定）不应超过3～4小时，并应短于水泥的终凝时间。

（5）选用机械摊铺，人工辅助修整，确保摊铺面平整，摊铺时要标识铺筑范围和铺筑高程。采用机械碾压，人工配合夯实基坑边角的方法进行施工，严格控制碾压遍数，避免过度碾压造成已压实土层破坏，严禁施工机械、车辆在已完成的施工面上行驶，以保证水泥土层表面不受破坏。

（6）碾压过程中如有“弹簧”、松散、起皮等现象，应采取清除或翻开重新拌和（加适量水泥）等方法处理，使其达到质量要求。

（7）水泥土分层施工时，下层水泥土碾压完成后，采用进占法铺筑上一层水泥稳定土，否则应养护7d后，撒少量水泥或水泥浆再进行铺筑。分段施工时，应保证接头端齐整，上下层接头部位应错开2m以上的距离，按1：3的坡比搭接、开蹬分层回填。

4. 结语

通过对南水北调新乡段总干渠湿陷性黄土进行强、重夯地基处理，对建筑物等关键部位进行水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）基础施工，对膨胀土及弱膨胀土进行水泥土换填，保证了南水北调通水期间总干渠不沉陷、不滑坡，渠堤、建筑物基础稳定，达到了设计要求。

参考文献

[1]《水利工程建设项目施工监理规范》SL288-2003.

[2]《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002.

[3]《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50202-2004.

[4]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002.

[5]《南水北调中线一期工程总干渠新乡段渠道湿陷性黄土强夯、重夯地基处理技术要求》.

[6]《南水北调中线一期工程总干渠新乡段水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）基础施工技术要求》.

[7]南水北调中线一期工程总干渠新乡段地基处理施工图纸等.

[8]《水利水电工程施工质量检验与评定规程》SL176-2007.