淺談水泥土換填技術在閘基處理中的應用

徐廷昌　周冬梅　于彥博　高　潔

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淺談水泥土換填技術在閘基處理中的應用

徐廷昌1周冬梅2于彥博3高潔1

小嶺攔河閘位于山東省臨沂市蘭陵縣金嶺鎮境內，吳坦河上游，是一座集灌溉、防洪、生態效益于一體的大（二）型水閘。攔河閘工程位于主河槽，設計流量為1344m3/s，設計閘孔凈寬8.0m，共8孔，中墩厚1.2m，全長72.4m。閘門采用直升式露頂平面鋼閘門，閘門擋水高度為5.5m。閘室左右岸分別新建5層樓的橋頭堡。閘室下游布置空心板式交通橋，橋凈寬7.0m。攔河閘由上游連接段、閘室段、消能防沖段、交通橋工程及下游連接段等部分組成，其中閘室順水流長度為16.85m。基底承載力設計值160kPa。

該閘工程區地震基本烈度為Ⅶ度，閘基礫質粗砂土層存在液化可能，且滲透系數大，為強透水層。設計單位對閘基處理多方案比較，確定采取換填水泥土進行防滲和防液化的處理方案，換填范圍為順水流方向閘底板分別向上下游延伸2.0m，垂直水利方向為閘室邊墩基礎外1.0m，周邊邊坡1∶1.5，開挖至巖基。為保證閘基處理效果，進行必要的水泥土碾壓試驗，在取得試驗參數后，進行水閘基礎開挖和閘基土換填施工，并嚴格控制施工程序，注重質量控制要點，處理效果完全滿足設計要求。下面就水泥土換填技術在該閘基處理中的具體應用進行介紹。

一、水泥土換填碾壓試驗

水泥土碾壓試驗的主要目的是獲取鋪土厚度、碾壓機械、碾壓遍數、土壤含水量、壓實度等試驗數據，為閘基土換填施工制定控制參數，以保證閘基土換填施工質量達到設計要求。

水泥土碾壓試驗場地位于工地料場，試驗選取了長45m、寬30m的場地，劃分為9個方格，每個方格長15m、寬10m。試驗土料為料場黃褐色壤土，425#水泥摻入量為試驗土料重量的10%，路拌機拌合，自卸汽車運輸成品土料。

試驗方格按每鋪土厚度3個1組，共3組，縱向排列，采用推土機結合刮平機鋪土，人工平整到試驗鋪土厚度30cm、40cm、50cm。試驗碾壓設備為20t振動碾。具體試驗結果見表1。

試驗要求壓實度不低于0.98，承載力不小于250MPa。

根據水泥土現場碾壓試驗數據顯示，在鋪土厚度為40cm，最優含水量為16.7%，采用20t振動碾靜壓碾壓1遍、震動壓實3遍的情況下，水泥土壓實度為0.982，滿足壓實度不低于0.98的試驗要求。各試驗方塊采用SY-029動力觸探試驗儀檢測水泥土承載力遠大于250MPa，滿足試驗要求。

二、水泥土換填施工

按照設計圖紙尺寸進行基礎開挖輪廓放樣，邊坡按1∶1，機械開挖至弱風化閃長巖和灰巖以上30cm，破碎錘破除風化巖層，人工清除基礎底部淤泥和破碎巖石，待清除徹底，無淤泥和軟弱夾層后，進行隱蔽工程驗收，合格后進行水泥土換填施工。

根據水泥土換填碾壓試驗結果和參數，水泥采用當地425#中聯水泥，進場進行現場檢驗經監理認可后使用。土料按設計要求和現場試驗，選擇在閘南400m外黃褐色壤土料場取土。取土前采用耕土機耕土深度30cm，按土料含水量大小進行晾曬或灑水，調整土料含水量；人工破碎大的土塊，按配比摻入水泥，用路拌機拌合均勻，然后用自卸汽車運輸至施工現場；推土機粗平土料，刮平機按試驗鋪土厚度整平，再人工精平，振動碾按試驗壓實遍數進行碾壓。每層碾壓完成后，隨機選取測點用環刀取樣檢驗壓實度是否達到0.98，用承載力測試儀測定承載力是否達到250MPa。滿足設計要求后，在下一層鋪料前用刨毛機刨毛，深度為3～5cm，重復上述施工過程。

全部水泥土換填完成后，及時進行保溫保濕，灑水養護，用薄膜保濕及草袋保溫養護7d，始終保持水泥土表面濕潤，讓水泥土充分熟化，提高基礎強度。

表1　水泥土現場碾壓試驗記錄表

表2　水泥土承載力試驗記錄表

三、質量控制要點及注意事項

水泥土換填施工中要嚴格控制土的含水率和水泥用量。土料含水率可略大于最優值。攤鋪水泥要打出方格，按配比計算出水泥用量，人工攤鋪均勻。路拌機拌合時要均勻，并有專人檢查，嚴禁出現素土和灰團。

水泥土拌合完成后，在水泥土初凝前完成鋪填壓實。鋪料壓實應分段依次施工，按順序保持均衡上升。對水泥土層與層之間結合部采取刨毛處理，保證層間結合牢固。段與段間連接要平順，盡量避免出現接縫。

因天氣或設備故障造成的接縫，接縫處按臺階狀搭接，搭接寬度不小于2m、接頭處加強碾壓，保證結合部位的壓實度。

當壓實表面出現松散現象時，需灑水后壓實，當出現過壓實時，應挖出重新鋪填碾壓。

水泥土施工過程中，質量檢測工作應同步進行，隨時檢查控制填土面高程、填土厚度、壓實遍數，檢測填土含水率和干密度，保證水泥土回填滿足設計要求。

四、處理效果

小嶺閘地基加固水泥土換填施工結束后，參建各方聯合對水泥土換填施工質量進行驗收，現場隨機抽檢，全部達到設計規定技術要求，詳見表2。

目前，小嶺攔河閘除險加固工程已基本完工，經過2014年汛期考驗，防滲效果良好。說明采用水泥土換填技術處理砂礫石地基，防止基礎滲漏和砂礫石液化技術上可行，值得廣泛應用■

（作者單位：1.山東省蘭陵縣水利局2777002.淮安市水利資產經營有限公司2230053.淮委水利水電工程技術研究中心233001）