淺談南水北調施工中的地基處理

楊英鴿 王瑞 袁吉娜 袁賓 李中生

摘要】南水北調中線一期工程是我國目前最大一項輸水工程，途經河南、河北、北京、天津四個省市，輸水總干渠長1432Km，由于供水線路長遇到的地質情況復雜多變，因此在地基處理上也各不相同，就新鄉段而言，分別有濕陷性黃土的強、重夯地基處理，水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）地基處理，水泥土換填等。本文從三種地基處理的工序、施工過程、質量控制要點入手，闡明了具體的施工方法。

【關鍵詞】強重夯；濕陷性黃土；CFG樁；水泥土換填

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. 濕陷性黃土夯實地基處理 此方法是反復將夯錘提到一定高度使其自由落下，給地基以沖擊和振動能量，使地基土密實。施工前，應對所處理地基進行復堪，掌握相關的地質指標，如處理層深度、地下水位和地層含水量等數據。

強、重夯施工工序為：測量放樣→ 取原狀土檢測 →第一遍夯擊→第二遍夯擊→第三遍夯擊→試驗檢測

1.1工序檢驗程序。如圖1所示，施工過程中應對施工方法、施工工藝進行經常性的監督檢查，發現違規行為要及時整改。對可能影響質量的問題及時指令施工單位采取補救措施，對不符合設計指標要求的必須進行返工處理。

圖1工序質量控制工作程序框圖 1.2強、重夯處理濕陷性黃土的技術標準。

（1）滿足處理深度范圍內土層的濕陷系數應小于0.015的規范要求。根據設計標準強夯參數為：單擊夯擊能2000KN.m，錘重20t，底面直徑2.5m，落距10m。夯擊數及遍數為10擊4遍，第一遍按正三角形布置，中距6.5m，第二遍夯點在第一遍之間布置，第三遍滿堂布置，最后一遍夯錘落距可降至4～6m。各遍夯擊間隔3～4周。

（2）重夯參數分為兩種：當夯擊能為270KN.m時，錘重3t，夯錘落距9m，夯底直徑1.4m；當夯擊能為180KN.m時，錘重3t，夯錘落距6m，夯底直徑1.4m。施工時，夯擊自處理起始樁號順次向后進行，設計采用4擊3遍，各遍夯擊時間間隔1～3周。

表1強、重夯地基質量檢驗標準項目 序號 檢查項目 允許偏差或允許值單位 數值 檢查方法主控

項目 1 地基強度 設計要求 2 地基承載力 設計要求一

般

項

目 1 夯錘落距 mm ±300（強夯）

±150（重夯） 鋼索

設標志 2 錘重 Kg ±100（強夯）

±50（重夯） 稱重 3 夯擊遍數

及順序 設計要求 計數法 4 夯點間距 mm ±500（強夯）

±1/12夯錘直徑

（重夯） 用鋼尺量 5 夯擊范圍（超

出基礎

范圍距離） 設計要求 用鋼尺量 6 前后兩遍

間歇時間 設計要求 1.3強、重夯施工前，查明場地范圍內的地下構筑物和各種地下管線的位置及標高，清除表層的腐質土層，整平場地，測量復核施工范圍。當地下水位較高時，應優先采取降低地下水措施，或鋪填一定厚度的松散性材料，使地下水位低于坑底面以下2m，坑內和場內有積水時應及時排出。當強夯施工所產生的振動對臨近建筑物或設備產生有害影響時，應設置監測點，采取挖隔振溝防振。

1.4在夯實處理范圍內分別選擇有代表性不小于400m2的場地進行現場試驗，以確定具體的強、重夯設計參數。開始夯擊試驗或夯擊施工前，檢查夯錘重、夯錘直徑、落距、夯擊范圍和夯點間距，做好施工記錄。

1.5強夯施工時，按照設計點位夯擊，施工進行到滿堂夯時，夯印互壓1/3夯錘直徑。重夯施工只采取滿堂夯。強夯施工設計點位夯擊完成后，相對地平測量夯沉量，記錄夯擊次數。在測量夯沉量時，測點應固定布置在夯錘頂面靠近中心附近并做明顯標志，以保證夯錘在少量傾斜時測量誤差最小（夯錘的傾斜角度不得大于30度）。測量儀器應設置在距夯點距離大于30m的地方，以減少儀器的振動。

1.6設計點位夯擊的次數，應按現場試夯得到的夯擊次數和夯沉量關系曲線確定，并應同時滿足下列條件：強夯最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm；重夯最后兩擊的平均夯沉量不大于20mm；夯坑周圍地面不發生過大的隆起；不因夯坑過深而發生提錘困難。

1.7強、重夯地基質量檢驗標準應符合表1的規定。

2. 水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）復合地基處理

由水泥、粉煤灰、碎石等混合料加水拌合而形成的復合地基。

2.1水泥粉煤灰碎石樁施工前，測量復核施工范圍，檢查施工范圍的清理和整平工作是否達到要求。嚴格按照設計要求進行試驗室配合比試驗，施工時按配合比配制混合料。混合料建議采用：水泥425號普通硅酸鹽水泥；碎石采用一級配；砂含泥量小于5%；粉煤灰袋裝Ⅱ級或Ⅲ級粉煤灰。

2.2施工前做試成樁試驗。通過試成樁檢驗地質條件是否與地質報告相符、復合地基設計參數是否合理等內容。試樁過程中應詳細記錄施工參數，確定混合料的塌落度、拔管速度，確定最終的成樁工藝。試成樁應在需要地基處理的部位選擇有代表性的位置進行試樁，每處試驗樁數不少于1根，并按《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2002）要求進行復合地基承載力試驗。

2.3對于地下水位較高，特別是承壓水能將砂漿帶走，造成CFG樁縮樁或斷樁，施工時須降低地下水水位。

2.4長螺旋鉆孔、管內泵壓混合料成樁施工在鉆至設計深度后，應準確掌握提拔鉆桿時間，混合料泵送量應與拔管速度相配合，遇到飽和砂土或飽和粉土層，不得停泵待料。施工須注意樁管提升速度，太快或太慢都會造成樁體強度不均勻。樁端達到設計高程后，應打開鉆頭泵送混合料，嚴禁將鉆桿提升后打開鉆頭，泵送混合料。

2.5在施工中應注意的其它問題：施工樁頂標高須高出設計樁頂標高0.5m以上。成樁過程中，抽樣做混合料試塊，每臺機械一天應做一組（3塊試塊，邊長為150mm的立方體），標準養護，測定其立方體抗壓強度。冬季施工時混合料入孔溫度不得低于5℃，對樁頭和樁間土應采取保溫措施。清土和截樁時，不得造成樁頂標高以下樁身斷裂和擾動樁間土。褥墊層鋪設宜采用靜力壓實法，當樁間土的含水量較小時，也可采用動力夯實法。夯填度（夯填后的褥墊層厚度與虛鋪厚度的比值）不得大于0.9，施工垂直度偏差不大于1%，樁位偏差不大于0.4倍樁徑。

2.6做好施工記錄，如樁孔放樣位置、樁孔直徑、樁孔深度、混合料灌注量，并準確記錄每根樁的成樁時間，施工結束后檢驗成樁的質量及復合地基承載力。

2.7水泥粉煤灰碎石樁復合質量檢驗標準見表2。

表2水泥粉煤灰碎石樁復合地基質量檢驗標準項 序 檢查項目 允許偏差或允許值單位 數值 檢查方法主控

項目 1 原材料 設計要求 查產品合格證書或抽樣送檢 2 樁徑 mm -20 用鋼尺量或計算填料量 3 樁身強度 設計要求 28d試塊強度 4 地基承載力 設計要求 按規定的辦法一般

項目 1 樁身完整性 按樁基檢測技術規范 按樁基檢測技術規范 2 樁位偏差 滿堂布置≤0.40D

條基布置≤0.25D 用鋼尺量，D為直徑 3 垂直度 % ≤1.5 用經緯儀測樁管 4 樁長 mm +100 測樁管長度或垂球測孔深 5 褥墊層夯填度 ≤0.9 用鋼尺量注：1.夯填度指夯實后的褥墊層厚度與虛體厚度的比值。2.樁徑允許偏差負值是指個別斷面。 3. 水泥土換填質量控制

水泥摻量質量比為10%：15%，水泥選用425#普通硅酸鹽水泥，土料粘粒含量為10%～30%，塑性指數7～17，有機物含量不大于5%，水溶鹽含量不大于3%，嚴禁采用膨脹巖土。土料粒徑不大于50mm，且不含雜質。

3.1質量控制措施和方法。施工前組織施工人員進行培訓，對質量控制工作進行交底，熟悉施工圖紙、設計技術要求等相關規范、規程和標準，參加圖紙會審掌握設計意圖，了解水泥土換填的施工工藝。熟悉已批復的水泥土換填試驗方案、試驗成果、施工方案等，審查水泥土換填所使用的機械檢驗合格證明及有關人員特殊工種上崗證書。對所處理地基進行復勘，獲取相關的地質指標，如處理層深度、地下水位和地層含水量等指標。

3.2水泥土換填施工步驟。施工準備（包括原材料檢驗、水泥土拌合料摻合比例檢查、最大干密度試驗和現場碾壓試驗、載荷試驗與檢測）→施工測量放樣→基面清理→鋪筑→碾壓→施工檢測驗收。

3.3試驗檢測內容。水泥標號、初凝和終凝時間及水泥的其它常規檢查項目；混合料應檢查配合比、鋪料厚度、碾壓遍數、每層碾壓完成后壓實度。

3.4施工前要進行載荷試驗，提交試驗報告，在試驗報告中詳細描述試驗過程，施工工藝，所摻土料、水泥土混合料的粘聚力、內摩檫角、含水量、容重等物理性質，根據試驗結果確定調整配合比。

3.5水泥土換填分層施工，壓實度檢測也必須分層進行，在每層的壓實系數符合設計要求后填鋪上層土。檢測范圍壓實度檢測為每50～100m2不應少于1個檢測點；采用載荷試驗檢驗墊層承載力，每個單元工程不宜少于3點；滲透系數檢測為每單元工程一組。

3.6水泥土地基質量檢驗標準應符合表3規定。

表3水泥土地基質量檢驗標準項 序 檢查項目 允許偏差或允許值單位數值 檢查方法主

控

項

目 1 地基承載力 設計要求 按規定方法 2 配合比 設計要求 按規定

的質量比 3 壓實系數 設計要求 現場實測 4 滲透系數 設計要求 試驗檢測一

般

項

目 1 水泥標號 設計要求 試驗檢測 2土顆粒粒徑mm≤10現場檢查 3土料有機質含量%≤5試驗檢測 4土料水鹽溶含量%≤3試驗檢測 5含水量（與最

優含水量比較）%±2烘干法 6分層厚度偏差

（與碾壓試驗要

求比較）mm≤±50水準儀 3.7水泥土換填重點控制的內容有，水泥和所摻土料的質量檢測，水泥摻量控制，碾壓試驗、載荷試驗。換填基面清理、基面高程和換填范圍滿足設計要求。

（1）水泥土換填施工前，應測量復核施工范圍，開挖完成后應檢查基面的清理是否滿足設計要求，并保證施工區域工作面平順。查明施工范圍內的地下水位情況，當地下水位高于填筑基面時，應采取有效的降水措施，確保開挖過程中和水泥土換填施工時地下水位低于填筑基面不小于0.5m。

（2）按設計要求的比例（水泥摻量質量比10%：15%）配置水泥土，在有資質的試驗室進行最大干密度試驗。通過水泥土換填碾壓試驗，獲取相應的施工技術參數，如鋪料厚度（松鋪系數），碾壓遍數，行車速度等，碾壓試驗控制壓實度不小于98%。

（3）拌合土料含水量應符合擊實試驗確定的最優含水量及允許偏差范圍。水泥土的拌制要求配料量準確，拌合應采用機械拌制法進行，并由人工輔助粉碎大顆粒土塊，保證最大顆粒土粒徑不大于10.0mm。

（4）施工時，必須嚴密組織，減少從拌合到碾壓終了的時間（即水泥土的延遲時間），延遲時間（可通過試驗確定）不應超過3～4小時，并應短于水泥的終凝時間。

（5）選用機械攤鋪，人工輔助修整，確保攤鋪面平整，攤鋪時要標識鋪筑范圍和鋪筑高程。采用機械碾壓，人工配合夯實基坑邊角的方法進行施工，嚴格控制碾壓遍數，避免過度碾壓造成已壓實土層破壞，嚴禁施工機械、車輛在已完成的施工面上行駛，以保證水泥土層表面不受破壞。

（6）碾壓過程中如有“彈簧”、松散、起皮等現象，應采取清除或翻開重新拌和（加適量水泥）等方法處理，使其達到質量要求。

（7）水泥土分層施工時，下層水泥土碾壓完成后，采用進占法鋪筑上一層水泥穩定土，否則應養護7d后，撒少量水泥或水泥漿再進行鋪筑。分段施工時，應保證接頭端齊整，上下層接頭部位應錯開2m以上的距離，按1：3的坡比搭接、開蹬分層回填。

4. 結語

通過對南水北調新鄉段總干渠濕陷性黃土進行強、重夯地基處理，對建筑物等關鍵部位進行水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）基礎施工，對膨脹土及弱膨脹土進行水泥土換填，保證了南水北調通水期間總干渠不沉陷、不滑坡，渠堤、建筑物基礎穩定，達到了設計要求。

參考文獻

[1]《水利工程建設項目施工監理規范》SL288-2003.

[2]《建筑地基處理技術規范》JGJ79-2002.

[3]《濕陷性黃土地區建筑規范》GB50202-2004.

[4]《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》GB50202-2002.

[5]《南水北調中線一期工程總干渠新鄉段渠道濕陷性黃土強夯、重夯地基處理技術要求》.

[6]《南水北調中線一期工程總干渠新鄉段水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）基礎施工技術要求》.

[7]南水北調中線一期工程總干渠新鄉段地基處理施工圖紙等.

[8]《水利水電工程施工質量檢驗與評定規程》SL176-2007.