南水北调中线潮河段地基处理技术

黄 宝 德，　王 永 平

(1.中国人民武装警察部队 水电第七支队，湖北 武汉　430200；2.中国人民武装警察部队 水电第三总队，四川 成都　611130)



南水北调中线潮河段地基处理技术

黄 宝 德1，王 永 平2

(1.中国人民武装警察部队 水电第七支队，湖北 武汉430200；2.中国人民武装警察部队 水电第三总队，四川 成都611130)

南水北调中线工程是我国特大型跨流域调水工程，其中潮河段设计单元总长45.847 km。根据潮河段的地质结构状况，为确保工程地基稳固，设计单位在沿线分别采用强夯、挤密砂石桩、CFG桩、水泥土填筑等措施对地基进行加固处理。介绍了潮河段地基处理采用的相关技术。

南水北调；潮河段；地基处理

1　工程概况

南水北调中线一期工程是我国特大型跨流域调水工程，其输水总干渠自湖北省丹江口水库的陶岔，经河南、河北两省到达北京市，全长1 274 km，一期工程年调水量约95亿m3。

潮河段设计单元总长45.847 km，其中建筑物长603 m，明渠长 45.244 km。根据南水北调中线潮河段的地质结构状况，为确保工程地基稳固，设计单位在沿线分别采用强夯、挤密砂石桩、CFG桩、水泥土填筑等措施对地基进行加固。

强(重)夯、挤密砂石桩、土挤密桩的目的是为了处理湿陷性黄土或砂土液化问题。CFG桩(水泥粉煤灰碎石桩)、水泥土填筑则是为了提高地基承载力。通过加固处理，取得了良好效果。

2　所采取的地基处理技术

2.1强夯施工

(1)施工要求。强夯主要对渠道142+755～143+790段及梅河倒虹吸进出口贴坡段湿陷性黄土进行加固处理。单击夯击能有2 000 kN·m和3 000 kN·m两种。施工时保证强夯点位偏差不大于5 cm，夯锤保持垂直，其倾斜度不大于30°，严格控制夯锤提升高度和夯实遍数，以保证渠堤基础中砂壤土干密度≥1.65 g/cm，砂层相对密度大于0.7。

锤重及夯击点布置：强夯夯点为三角形布置，间距5.5 m。强夯参数：先用单击夯击能3 000 kN·m，锤重20 t，底面直径2.5 m，落距15 m；夯击击数及遍数：采取10 击3 遍，第一遍夯点按正三角形布置，中距6.5 m，第二遍夯点在第一遍夯点之间布置，第三遍满堂布置，最后一遍夯锤落距可降低至4～6 m。各遍夯击间隔3～4周。

(2)强夯施工中易出现的问题。施工中易出现的问题：夯击次数不足、落距不够，夯锤落地时不平稳造成错位或坑底倾斜过大等。为此，制定的预防措施为：①强夯开始时检验夯锤起吊点是否处于重心。②夯击时落锤应保持平稳，夯位正确。如错位或坑底倾斜过大，及时用壤土将坑底整平重新夯击。③严格控制最后两击的平均沉降量。夯击土坑下陷深度用水准仪测量控制，必要时进行整平。

(3)强夯质量控制。①测量放样时，用测量仪器按照施工图纸准确放出主要控制点，用钢卷尺放样布孔，夯击点位偏差小于5 cm。②夯击时夯锤保持垂直，倾斜度不大于30°。③施工过程中按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。④强夯参数及夯后地基的物理力学指标必须符合设计要求。当强夯后达不到设计要求时，应补夯或采取其他补救措施。⑤强夯后，将地基土的物理力学指标检验安排在强夯完工半个月后进行。检验的物理力学指标：干容重、湿陷系数、承载力和压缩模量。按施工图纸或监理人指示进行标贯和探坑检查，检查频度 为 每1 000～

2 000 m2取样一组，各测一孔一坑。

2.2挤密砂石桩施工

(1)施工要求。挤密砂石桩桩径为0.6 m，桩间距2 m，正三角形布置，深入非液化层0.5 m，采用DZ75型振动锤，套管直径为550 mm配活瓣桩尖进行施工。施工时桩位水平偏差不大于0.3倍套管外径，套管垂直度偏差不大于1%。

砂石桩填充材料含泥量不大于5%，最大粒径不大于50 mm，施工前进行成桩挤密试验以确定桩间距、测定桩间土的液化，施工时由外向内施工，均匀分布，逐步加密，及时夯填。

(2)挤密砂石桩施工工艺。施工工序见图1。

图1　挤密砂石桩施工工序图

(3)挤密桩施工易出现的问题：桩体倾斜、点位偏移、成孔深度不够、孔径不足、出现空桩、断桩、填料质量差等。为此，制定的预防措施为：①每根桩施工前严格控制桩机沉管的竖直度达到规范要求。②对测量已放点的位置进行圈点固定保护,不得私自移动。③严格按照设计图纸要求控制每根桩的成孔深度，施工前做好相应的标记，配合质检人员及监理人员做好复核检查。④严格控制碎石料最大粒径不大于40 mm、含泥量不大于5%的要求。

2.3水泥粉煤灰碎石桩施工

为解决建筑物基础地震液化问题，在倒虹吸进口渐变段、检修闸、管身斜坡段、节制闸及出口渐变段等部位基础设置直径500 mm的水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)进行处理。

2.3.1施工技术

(1)水泥粉煤灰碎石桩施工工艺。该工程采用长螺旋钻管内泵压混合料灌注的施工方法施工，其施工工艺流程为：原地面处理→测量放线→长螺旋钻机就位→钻进至设计深度→停钻→泵送混合料→均匀拔钻至桩顶→封顶→机具移位。

(2)施工方法。水泥粉煤灰碎石桩由水泥、粉煤灰、碎石、砂、外加剂加水拌和形成的混合料灌注而成，水泥粉煤灰碎石桩采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料成桩工艺，桩体强度不小于10 N/mm2。施工顺序采用隔桩跳打。①钻机就位后，用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%。②混合料搅拌要求按配合比进行配料，拌和时间不得少于1 min。控制好混合料的加水量和坍落度。在泵送前混凝土泵料斗应备好熟料。 ③钻进成孔。钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时启动马达钻进。一般应先慢后快，这样实施既能减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏差，以便及时纠正。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时应放慢进尺，否则易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。当钻头到达设计桩长预定标高时，在动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记，将其作为施工时控制孔深的依据。待动力头底面达到标记处的桩长即满足设计要求。施工时还需考虑施工工作面的标高差异并作相应的增减。④灌注及拔管。CFG桩成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆心充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。成桩的提拔速度宜控制在2～3 m/min，成桩过程宜连续进行，应避免因后台供料慢而导致停机待料。灌注成桩完成后，桩顶采用湿黏土封顶进行保护。施工中每根桩的投料量不得少于设计灌注量。⑤移机。当上一根桩施工完毕、钻机移位，进行下一根桩的施工。根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。

2.3.2CFG桩施工中应注意的事项

(1)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的时间，混合料泵送量应与提拔管速度相配合，遇到饱和砂土或饱和粉土层时不能停泵待料。

(2)施工桩顶标高宜高出设计标高不少于0.5 m。桩顶设50 cm保护桩长，桩基加固完成7 d后开挖至设计标高，截去保护桩长后铺设褥垫层。褥垫层铺设时先铺设30 cm厚碎石，褥垫层两侧端以片石护砌。

(3)施工垂直度偏差不应大于 1%；桩位偏差不应大于 0.4 倍桩径。

(4)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。

(5)褥垫层铺设宜采用静力压实法。当基础底面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)不能大于0.9。

2.4水泥土回填

在黄水河、梅河倒虹吸等河道建筑物基础部位设计了水泥土回填。回填水泥土所用的水泥为42.5#普通硅酸盐水泥，将水泥和土拌和均匀，掺量重量比符合设计要求，压实度不小于98%，所掺土料为中、重粉质壤土，有机质含量不大于5%，水溶盐含量不大于3%，将混合料含水量控制在土料最优含水量的-2%～+3%偏差范围内。

2.4.1施工过程

(1)挖除预留的20～30 cm厚保护土层，清除杂质土至设计高程后进行联合验收，检查开挖后的基槽底部高程是否满足设计要求。保证开挖边坡的稳定性，如坡度设计、打桩设置挡板临时支护等措施。

(2)拌制水泥土：根据设计要求，按土重量的百分比掺入42.5#普通硅酸盐水泥(土为粘性土或粉质粘土，土重按1.5 t/m3计算),拌制机械采用1 m3挖掘机或人工拌制，拌和不少于3遍，要拌和均匀，颜色达到一致。大颗粒土人工辅助粉碎，保证最大颗粒土粒径小于5 cm，水泥土随拌随用。

(3)水泥土运输：利用挖掘机开挖，放入施工场内，人工配合双胶轮车运输，人工摊铺回填。

(4)水泥土夯实：采用人工及机械两种方法相互配合进行夯实。第一层土因含水率呈饱和状，采用人工轻夯，避免扰动下层地基。虚铺土层厚度为20 cm,第一层土体固结后，加强覆盖撒水保温养护1 d。第二层仍为人工轻夯，虚铺土层厚度为20 cm，加强覆盖撒水保温养护1 d。第三层重夯采用蛙式打夯机夯实，分层厚度为30 cm；夯实遍数应通过现场试验确定，一般不少于6～8遍，同时严格控制夯击遍数，避免过夯使已压实的土体被破坏。

2.4.2水泥土质量控制

(1)施工中严格控制土的含水率，其以14%～18%为宜，对局部出现的弹簧土应及时清除。

(2)回填应分段依次施工，按一定的顺序保持均衡上升。应将层段间的回填土接缝处削成坡状或齿坎状，坡度不陡于1∶3，并对接缝处加强夯实，保证混合土的压实度。

(3)施工温度较低时应采取保护措施，加强覆盖保温，防止霜冻破坏土体结构；同时对已填筑完成的水泥土应洒水覆盖保温养护。

(4)填筑过程中，测量工作应同步进行，随时检查控制填土面高程及填土厚度；对水泥土层与层之间结合部的处理要符合规范规定，土面过光时要采取人工刨毛处理，保证层间结合牢固。

(5)水泥土压实指标：压实度≥98%。每层土填筑完成后进行土工试验，检测土的干密度，计算土的压实度，待其符合设计要求并经监理工程师签字确认后进行上层土的回填。

(6)回填土应超出加固区以外每侧不少于50

cm。对边角处机械无法夯实到位的地方应采用人工夯实密实。

(7)回填土结束后其顶面应高于设计高程10～20 cm，采用人工带线整平至设计高程。

3　结　语

在南水北调中线潮河段采用基础强夯、挤密砂石桩、CFG桩、水泥土填筑等措施对地基进行加固，解决了渠道湿陷性黄土或砂土液化问题，提高了地基承载力，取得了良好效果，保证了南水北调中线渠道及建筑物的质量。

(责任编辑：李燕辉)

2016-07-12

[TV91];TV8;TV52

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1001-2184(2016)04-0053-03

黄宝德(1976-)，男，广西北流人，工程师，硕士，从事水利水电工程施工技术与管理工作;

王永平(1968-)，男，陕西甘泉人，高级工程师，学士，从事水利水电工程施工技术与管理工作.