新疆某干渠濕陷性黃土地基填筑施工技術及效果分析

李博

(新疆伊犁河流域開發建設管理局，新疆 烏魯木齊 830000)

0 前言

濕陷性土指的是當上土層受到一定力的作用后，因遇水浸濕導致土結構遭到破壞，并發生顯著的變形的土，這是一種特殊性質的土。在新疆主要分布于天山北麓及西天山與平原交界地帶，若在此類地區修建渠道或者其它建筑物，往往會產生較大的工程病害。面對不同特性的工程地質，在地基填筑施工的過程中，必須綜合考慮濕陷性土的具體特征，并結合工程實際選擇最為合理的施工途徑和方法，嚴格把關確保工程質量，進而提升工程的社會效益和經濟效益。

1 工程概況

新疆某干渠濕陷性土地基處理工程線路長度為128.80 km。該工程主要由輸水明渠、輸水渡槽、輸水涵洞、渠系建筑物、隧洞、伴渠道路、退水系統、防洪系統、農渠交叉建筑物、交通交叉建筑物等組成。工程為Ⅰ等大(1)型工程。

輸水干渠五標工程樁號62+680-73+460，總里程11.80 km，強夯總面積約50萬m2，場區的粉土大部分都有濕陷性，有自重濕陷，也有非自重濕陷，輕微的濕陷性下限一般在地表之下5～7 m，部分達到11 m；中等的濕陷性下限一般在地表之下2～3 m，部分少數位于地表之下4～5 m，部分達到9.50 m。標段工程大部分從原農田中穿過，原土堤基含水率較大，因此對表層50 cm清除段翻漿部位進行砂礫料填筑試驗，對表層50 cm未清除段(表層松土清除)進行土料填筑試驗。

2 工程地質

場地濕陷性土多數為第四系上更新統～全新統沖洪積(Q3～4al+pl)的低液限和含砂低夜限粉質黏土，少部分為粉土質砂，屬次生黃土，多分布于各沖溝溝底及兩岸斜坡上；溝底厚度10～20 m，兩岸斜坡厚度5～10 m。少部分為第四系上更新統風積(Q3eol)的低液限粉土、含砂低液限粉土，少部分為粉土質砂，屬原生黃土，多分布于坡頂，厚度0～20 m不等。濕陷性規律通常分布于土層的垂直方向，從表層往深部，土質的濕陷系數δ s表現為漸漸變小，隨著土層深度逐漸加深，土的濕陷性由強逐漸變成中等濕陷、輕微濕陷乃至非濕陷土層；此外，濕陷性規律也表現在渠道沿線，一般呈現為東部較強，西部較弱。

參照《濕陷性黃土地區建筑規范》(GB50025-2004)中對不同場地濕陷類型的判別標準。沖洪積區濕陷性土為非自重濕陷性的場地(自重濕陷量大部分為18～59 mm)，濕陷等級屬于Ⅰ(輕微)或Ⅱ(中等)；少數部分為自重濕陷性的場地(自重濕陷量為>70 mm)，如樁號66+670、68+765、70+710、72+015、72+175、73+180處為82～157 mm，濕陷等級屬于Ⅱ(中等)或Ⅲ(嚴重)。在干渠(68+590)試驗點布置1組天然狀態下原位載荷試驗，試驗深度為1.8 m；樁號68+160布置1組原位(浸水)載荷試驗點,采用單線法進行試驗，試驗點深度為1.8 m。由試驗結果得出，該路段濕陷性土判別為中等～高壓縮性土，濕陷起始壓力多為5～40 kPa，個別為107 kPa，承載力低，工程性質較差。

3 填筑實驗

3.1 砂礫料填筑試驗

3.1.1 含水量檢測

對69+590-69+650段，原土堤基1m范圍內進行了含水率檢測，結果見表1；根據其含水率及翻漿嚴重情況，將砂礫料填筑試驗分為2段開展，第一段位于樁號590-610翻漿嚴重段，第二段位于樁號620-640輕微翻漿段；兩段試驗區域大小均按10 m×15 m布置，分別依次按照20 cm(10 m×5 m)、40 cm(10 m×5 m)和60 cm(10 m×5 m) 3種填筑厚度(大小)進行對比研究。

表1 原土堤基含水率檢測表

3.1.2 砂礫料填筑施工工藝

第一段69+590-69+610段(含水率17.10%～19.40%)。采用白灰線法將該段填筑區域按10 m×5 m劃分為3組試驗區，并按照不同的厚度，對試驗區開展了砂礫料填筑試驗，結果詳見表2。

表2 69+590-69+610段砂礫料填筑結果表

當填筑的厚度設為20 cm的時候，填筑料經過一系列攤鋪、平整以及碾壓，攤鋪厚度可以達到25 cm，碾壓方式采取靜壓與振動碾壓相結合的方式，按照碾壓遍數為2+8(靜壓+振動碾壓)進行；碾壓時發現，由于原土堤基含水率太大，出現了嚴重的翻漿現象。

當填筑的厚度設為40 cm的時候，填筑料同樣經過攤鋪、平整及碾壓，攤鋪厚度可以達到45 cm，碾壓方式同上；當碾壓時發現，由于原土堤基含水率太大，也出現了嚴重的翻漿現象。

當填筑的厚度設為60 cm的時候，填筑料經攤鋪、平整和碾壓，攤鋪厚度可以達到70 cm，碾壓方式采取靜壓與振動碾壓相結合的方式，按照碾壓遍數為2+8(靜壓+振動碾壓)進行；當碾壓時發現，由于原土堤基含水率太大，依舊出現翻漿現象嚴重。

第二段69+620-69+640段(含水率13.40%～15.40%)。同樣采用白灰線將填筑區域按10 m×5 m劃分為3組試驗區域，依次按照不同的填筑厚度，對試驗區開展砂礫料填筑試驗，結果詳見表3。

表3 69+620-69+640段砂礫料填筑結果表

當填筑的厚度設為20 cm的時候，填筑料經過攤鋪、平整、碾壓，攤鋪厚度可以達到25 cm。碾壓方式碾壓遍數2+6(靜壓+振動碾壓)；當碾壓時發現，由于原土堤基含水率偏大，出現了輕微彈簧現象。

當填筑的厚度設為40 cm的時候，填筑料經過進攤鋪、平整、碾壓，攤鋪厚度可以達到45 cm。碾壓方式碾壓遍數2+6(靜壓+振動碾壓)；碾壓情況較好，未出現彈簧現象。

當填筑的厚度設為60 cm的時候，填筑料經過攤鋪、平整、碾壓，攤鋪厚度可以達到70 cm。碾壓方式碾壓遍數2+6(靜壓+振動碾壓)；碾壓情況較好，未出現彈簧現象。

3.2 土料填筑試驗

3.2.1 含水率與壓實度測試分析

本研究對強夯后未經50 cm清表處理的70+020-70+100段進行表層松土清除，清除厚度15～30 cm，再對堤基表層以下50 cm的含水率及表層壓實度進行取樣分析，結果見詳表4；根據堤基含水率情況及表層壓實度情況，土料填筑試驗也分為2段開展，分別在70+020-70+040 段和70+080-70+100段進行。

表4 原土堤基含水率分析及表層壓實度測試結果表

3.2.2 土料填筑施工工藝

第一段樁號為70+020-70+040段(含水率15.00%～19.20%)。首先將場地進行平整，試驗區尺寸按照10 m×5 m進行劃分，采用20 t光面壓路機靜壓2遍之后，土料進場，土料采用賽馬場晾曬使之含水率保持在12%～14%，碾壓方式碾壓遍數2+8(靜壓+振動碾壓)，碾壓過程中出現嚴重彈簧現象，結果見表5。

表5 70+020-70+040段填筑結果表

第二段為樁號70+080-70+100段(含水率10.90%～13.70%)。場地平整后按照尺寸10 m×5 m劃分試驗區，采用20 t光面壓路機靜壓2遍后，土料進場，土料含水率為12%～14%，碾壓方式碾壓遍數2+8(靜壓+振動碾壓)，碾壓過程正常，未出現翻漿及彈簧現象，結果見表6。

表6 70+080-70+100段填筑結果表

4 結論

表層50 cm清除段，通過砂礫料填筑對比分析，當堤基含水率>15%時，采用砂礫料填筑無法解決堤基翻漿問題；當堤基含水率<15%時，采用砂礫料填筑可解決堤基翻漿問題，填筑厚度40 cm時，相對密度Dr為0.78～0.82；填筑厚度60 cm時，相對密度Dr為0.81～0.85，符合堤壩填筑要求。

表層50 cm未清除段(表層松土清除)，通過土料填筑試驗分析，當堤基含水率>15%時，清除表層松土(15～30 cm)，采用土料填筑方式無法消除翻漿現象，填筑層壓實度0.86～0.90；當堤基含水率<15%時，原地基表層壓實度0.92～0.99，地基堅實，填筑合格土料后經檢測試驗區9處壓實度，1處為0.95，其他8處均≥0.96，符合堤壩填筑要求。