大東溝跌水低液限粉土地基處理方法

楊玉春，孫利軍

（黑龍江農墾勘測設計研究院，哈爾濱 150090）

1 工程緣由

大東溝（十排干）跌水，位于八五三農場大東溝上游，標記樁號3+515，按10 a一遇設計流量67.65m3/s。由于大東溝坡降較大，原設計樁號4+000處曾建有跌水，建于1992年，1994年水毀。跌水毀壞后，大東溝跌水以下溝道沖刷嚴重，造成嚴重水土流失，為了盡快重建跌水，減少十排干下游溝道沖刷，2008年4月設計人員對現場進行了查看。發現原跌水基礎、消力池基礎及擋土墻基礎發生傾覆，整個跌水破壞嚴重，已無修復可能。跌水基礎破壞底部及周圍均是粉砂，顆粒很細，水沖過痕跡明顯。初步分析跌水破壞主要原因可能為滲徑不夠，產生流土、管涌滲透變形，導致跌水破壞。為此，必須重建跌水工程。

2 工程區地質勘察情況

為進一步證實此判斷，設計人員根據現場情況，后經過對溝道設計復核，選定在原跌水上游150 m（十排干上游樁號3+515）重建跌水。2008年6月，由佳木斯市四維建筑設計有限公司進行了地質勘察，揭露地層如下：

1）腐植土：黑色，含植物根系，松散，最大厚度0.5 m。

2）粉質黏土：黃褐色，呈硬可塑狀態，土質較均勻，頂板最小埋深0.3 m，最大埋深2.9 m，為弱透水層;地基承載力170 kPa。

3）低液限粉土：灰色，稍濕，稍密。含砂礫20% ～30%。頂板最小埋深1.5 m，最大埋深5.6 m，為弱透水層;地基承載力180 kPa。

4）粉土與中砂互層：粉土呈灰色，稍濕—濕，稍密單層厚30～40 cm，為弱透水層;中砂呈灰色，單層厚20～30 cm，稍密—中密，濕—飽和，顆粒級配不良，為透水層;頂板最小埋深4.3 m，最大埋深10.3 m。地基承載力160 kPa。

5）低液限粉土：灰綠色，稍濕，稍密，頂板最小埋深9.4 m，底板未揭穿，為弱透水層;地基承載力190 kPa。

6）低液限黏土：灰黃色，呈硬塑狀態，土質均勻，頂板最小埋深16.7 m，底板未揭穿，為弱透水層;地基承載力200 kPa。

3 低液限粉土地基與處理方法分析

3.1 原跌水毀壞原因分析

1）根據《建筑地基基礎設計規范》GB50007—2002粉土為凍脹土，凍脹等級為Ⅲ級。

2）根據地質鉆探數據，用水閘設計公式，L=C△H復核，因低液限粉土是介于輕粉質砂壤土和粉砂中間一種土壤，初步定C取11，則需要滲徑達33 m，現有跌水滲徑僅18 m，更進一步證實了對跌水毀壞原因的判斷是基本正確的。

3）又通過對在三江平原低液限粉質土主要分布在濃鴨河流域、別拉洪河流域和撓力河流域調查。發現低液限粉土對渠道和建筑物破壞主要表現渠道滑坡，建筑物發生滲透破壞，形成管涌，導致建筑物毀壞。以上3個流域建筑物破壞80%是此原因造成。

3.2 地基處理方案分析

2008年7月大東溝（十排干）跌水開始設計，并請教有關地質專家，對粉土特性有了進一步認識：

3.2.1 低液限粉土的主要特征

低液限粉土，其特征是顆粒較細，遇水易分散、飽水易產生震動液化，浸水承載力會顯著下降。含水量＞26%為強凍脹土，＞30%為極強凍脹土。遇水后對地基的穩定及承載力有不良影響。并建議對此層進行封閉、防水浸泡、防止沖刷，及防凍脹處理。

3.2.2 跌水設計方案比較

根據建筑物布置情況，基礎高程作用在低液限粉土和粉土與中砂互層上。

跌水設計應該充分分析原跌水毀壞原因，用新方法進行完善設計。針對此問題，設計最初基礎處理擬定2個方案：

3.2.2.1 第一方案采用高壓噴射水泥漿帷幕封閉基礎地基土

共2道，第一道位于跌水口基底板前端，兩側延伸至兩側擋土墻外邊緣;第二道位于消力池底板末端，兩側同樣延伸至兩側擋土墻外邊緣。

采用三管擺噴，孔距2.3 m。噴嘴提升速度為 6～10 cm/min，旋轉速度為8～12 r/min。提升速度和旋轉速度可以根據現場施工調整。鉆孔底高程43 m，與底板連接處，擺噴頂部高于底板底高程20 cm;漿液材料以425號普通硅酸鹽水泥為主，濃度采用現場試驗最好結果，在水泥漿中摻入2%～4%的水玻璃，以提高其抗滲性。噴射時應該注意以下事項：

1）如出現上粗下細的固結體，會影響固結體的承載能力或抗滲作用，可采用增大壓力和流量或降低旋轉和提升速度等措施補救。

2）當發現噴漿量不足而影響工程質量時，采用復噴技術。

3）當回漿量大于灌漿的20%時，可采用提高噴射壓力、縮小噴嘴直徑、加快提升速度和旋轉速度等措施。對回流漿液，在未達到水泥初凝時間時可回收利用。

4）根據工程需要調節噴射壓力和灌漿量，改變噴嘴移動方向和速度。

質量檢測采用鉆孔檢查，取樣不少于1%的鉆孔總數。

3.2.2.2 第二方案采用鋪蓋加基礎換填

進口干砌石護砌及鋪蓋、U型槽底部加1.5 m深黏土鋪蓋，黏土壓實度達到93%;消力池底換填600 mm深礫石，礫石粒徑≥60 mm，礫石下換填500 mm深級配良好砂礫，用振沖機振實，密度≥18 t/m3，換填范圍為上部為基礎下表面尺寸外延各2 m，下部尺寸同基礎下表面尺寸。

經比較，一方案投資較小，但施工技術要求高，質量控制難度大;二方案投資稍大，但施工簡單，質量容易控制。考慮到建筑物實際施工情況，最后選定二方案。

為了慎重起見，在9 m進口干砌石護砌下面加設了砂礫石10 cm和復合土工膜，并要求止水等措施按規范實施，保證止水質量;這樣就保證了工程不發生滲透破壞，減少了凍脹破壞。

大東溝（十排干）跌水于2008年10底竣工，經過2009年運行，現運行狀態良好。

當然，建筑物地基處理方法是多種多樣的。大東溝跌水設計中對低液限粉土地基采取黏土鋪蓋及基礎換填處理方法只是其中之一，雖然取得了顯著成效，獲得了實踐檢驗。時間畢竟還比較短，即使這樣，大東溝跌水對低液限粉土地基處理方法的經驗仍值得今后建筑物相似地基處理借鑒，為建筑物低液限粉土地基處理積累了寶貴經驗，也為建筑物低液限粉土地基處理方法提供了新的有益的嘗試。

[1]陳寶華，張世儒.水閘[M].北京：中國水利電力出版社，2003.

[2]中國建筑科學研究院.GB50007-2002建筑地基基礎設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2002.

[3]中國建筑科學研究院.JGJ79-2002建筑地基處理技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2002.