浸水預(yù)沉法在撒臺(tái)水庫工程壩基處理中的應(yīng)用與研究

【摘 要】浸水預(yù)沉法是處理濕陷性黃土的一種主要措施，該法投資少，效果好。本文以撒臺(tái)水庫工程壩基處理為例，主要從施工準(zhǔn)備、浸水預(yù)沉、濕陷評價(jià)、注意事項(xiàng)等幾方面進(jìn)行論述，為濕陷性黃土壩基處理提供一個(gè)范例，供同類工程借鑒和參考。

【關(guān)鍵詞】濕陷性黃土；浸水預(yù)沉；浸水坑；濕陷量

1. 工程概況

撒臺(tái)水庫位于寧夏固原市境內(nèi)，屬清水河一級支流莧麻河流域，水庫控制面積239Km2，設(shè)計(jì)壩高55.8m，總庫容1040萬m3。地質(zhì)勘探資料顯示，水庫兩岸Ⅱ級階地分布有第四系全新統(tǒng)沖積壤土，左岸壤土層厚48～50m，濕陷深度13～18m， 自重濕陷系數(shù)為0.037，總濕陷量1767.5mm，屬Ⅳ自重濕陷性場地；右岸層厚24～36m，屬Ⅱ非自重濕陷性場地。濕陷性黃土常用的處理方法有墊層法、強(qiáng)夯法、擠密法、預(yù)浸水法，預(yù)浸水法是一種常用方法，宜用于處理濕陷性黃土層厚度大于10m、自重濕陷量△zs大于500mm的Ⅳ級（很嚴(yán)重）濕陷性黃土基礎(chǔ)。

2. 浸水坑及砂井布置

水庫左岸壩基及其輻射部分（按從壩基邊緣按1：1坡比至濕陷界線處）均做浸水處理，總處理面積5000m2左右，設(shè)計(jì)浸水坑深0.5m，面積控制在400～500m2之間，共需浸水坑11個(gè)，浸水坑放線按25×20m控制，并按垂直于壩軸線編號，浸水坑開挖好后，利用沖擊鉆成井，砂井設(shè)計(jì)孔徑為150mm，井距3m，呈梅花狀布置，砂井深度為10～15m，成井后，充填碎石，然后注水浸泡，坑內(nèi)水深保持在0.3m以上。經(jīng)計(jì)算，左岸共布置砂井1600眼，總進(jìn)尺23500m，充填碎石415m3。

3. 浸水時(shí)間與浸水水源

浸水后地基下沉穩(wěn)定時(shí)間與濕陷厚度、濕陷特性及浸水坑平面大小有關(guān)，但無定量分析依據(jù)，查有關(guān)資料，依據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》GBJ50025-2004規(guī)定及陜西省處理黃土地基的經(jīng)驗(yàn)，采用兩次泡，實(shí)踐證明一次浸泡難以徹底且時(shí)間拖的長，第二次浸泡的作用是增加和加固濕陷效果，浸水時(shí)間在70～100天，可以完成濕陷量的90%以上，故初步確定浸水時(shí)間為100天。由于該水庫河道無常流水，在壩址前設(shè)有高36.3m的圍堰，可以攔蓄490萬m3洪水（20年一遇洪水），可以滿足工程所需。

4. 濕陷觀測

濕陷觀測包括地層濕陷觀測、地表變形觀測和耗水量變化觀測等內(nèi)容。首先在預(yù)浸水前，距離浸水坑50m的位置埋永久性水準(zhǔn)點(diǎn)，對各個(gè)浸水坑先觀測一次，然后開始注水，浸水初期，每日定時(shí)觀測一次，做好記錄，后期如濕陷量變小，可改為3天觀測一次。同時(shí)準(zhǔn)確記錄注水時(shí)間和水量，觀測地表產(chǎn)生裂縫的范圍、形狀、數(shù)量、時(shí)間等，以便今后分析確定濕陷影響的范圍。

判斷濕陷變形穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》GB50025-2004規(guī)定，即最后5天的平均濕陷量小于5mm，可認(rèn)為濕陷變形完成。

浸水預(yù)沉法觀測資料統(tǒng)計(jì)表見表1。

5. 濕陷評價(jià)與分析

5.1 撒臺(tái)水庫濕陷性黃土浸水預(yù)沉處理自2006年12月3日開工，2007年5月10結(jié)束，總歷時(shí)157天，經(jīng)過地質(zhì)勘察資料顯示，消除了濕陷性，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

5.2 浸水坑沉陷與浸水時(shí)間、沉陷量關(guān)系密切，其中1#、6#、9#、10#、11#沉陷量小，2#、3#、4#、5＃、7＃、8#沉陷量大，總的來看，浸水時(shí)間與沉陷量關(guān)系最密切，沉陷量越大，浸水時(shí)間越長，耗水量越大，沉陷量越小，浸水時(shí)間越短，耗水量越小。

5.3 浸水坑沉陷與濕陷黃土有關(guān)，最大沉陷量1302mm，濕陷黃土越深，沉陷量越大，濕陷土層越淺，沉陷量越小。

5.4 經(jīng)過浸水預(yù)沉處理，原Ⅳ級自重濕陷性已完成消除，上部變?yōu)棰窦壏亲灾貪裣?，?jīng)過夯實(shí)處理后可進(jìn)行土壩碾壓。

土力物理學(xué)指標(biāo)對照表見表2。

6. 注意事項(xiàng)

6.1 浸水坑開挖嚴(yán)格按設(shè)計(jì)尺寸與高程進(jìn)行施工，要求坑底平整，再用鉆機(jī)成孔，孔徑和深度不得小于設(shè)計(jì)要求，滲水井填棄碎石應(yīng)注意防止塌孔，以免影響滲水效果，邊埂要拍實(shí)，頂寬應(yīng)大于50cm，以便利于人行走。碎石粒徑控制在20～30mm 范圍內(nèi)，河卵石和人工粉碎石均可。

6.2 在浸泡時(shí)若發(fā)現(xiàn)某個(gè)砂井內(nèi)碎石迅速下沉，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行填充，若相鄰砂井滲水迅速，滲水量大且砂井逐漸擴(kuò)大時(shí)，應(yīng)判斷可能有地穴、鼠洞存在，此時(shí)停止浸泡，改用泥漿充填，當(dāng)砂井中泥漿上升時(shí)，證明地穴已灌滿，繼續(xù)用水浸泡。

參考文獻(xiàn)

［1］ 顧淦臣、陳明致等，《土壩設(shè)計(jì)》，水利電力出版社，1978年.

［2］ 《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》，》GB50025-2004，中國建筑工業(yè)出版社，2004年.

［3］ 朱建業(yè)、邵維中等，《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》，中國計(jì)劃出版社，1999年.

［4］ 《寧夏固原市撒臺(tái)水庫工程地質(zhì)勘察報(bào)告》，寧夏水利水電勘測設(shè)計(jì)院地質(zhì)隊(duì)，2003年.