艾蘭布隆干渠水利工程軟地基基礎處理

陳誠

新疆兵團勘測設計院（集團）有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830000

1 艾蘭布隆干渠水利工程概述

和田河大型灌區和田縣2018年骨干工程節水改造二期工程艾蘭布隆干渠（0+000～15+164）位于新疆西南部和田縣色格孜庫勒鄉境內，區域海拔高程1 300～4 500 m。

工程現狀渠道總長度為14.90 km（0.000～14+905段），控制灌溉面積1 926.67 hm2，改造長度15.16 km，設計流量標準為3.20～1.90 m3/s，加大流量標準為4.00～2.50 m3/s。工程規模為中級，工程級別為5級（含主要、次要建筑物）。依據GB50288-99中關于續灌方式設計的方法進行設計力量計算。計算公式為：

式中：A、q分別為渠道控制灌溉面積、設計水平年灌水率［（5.49 m3/（s·萬hm2）］，η為灌溉水利用系數（0.56）。代入數據后可以得出設計力量為1.90 m3/s。加大30%計算后的加大流量為2.50 m3/s。

工程斷面形式為梯形，其中0+000～6+844段，設計內坡坡比為1∶1.5，整治段為0+000～0+302；0+302～14+905段，則在30 cm厚砂礫石防凍墊層設置的基礎上，選擇C20F150W6現澆混凝土板襯砌，襯砌板厚度為8 cm。進而在邊坡頂部設置現澆混凝土封頂板，厚度為8 cm，寬度為30 cm。同時改建8座分水閘、1座渡槽、8座農橋。

2 艾蘭布隆干渠水利工程軟地基的基礎處理方案

2.1 基礎性質分析

工程所在區域內包括洪積扇、坡積裙、山前平原、山間凹地等幾個地貌，地層包括耕土層、淤泥質砂層、粉砂層三層。具體巖性如表1。

表1 工程地層巖性表

2.2 基礎處理方案

因工程5+466～15+164段為梯形斷面，全斷面結構為8 cm厚現澆混凝土板打排孔+砂礫石墊層結構形式，而區域內含淤泥質砂層，無法作為渠道基礎土層。因此，需要將70 cm的砂礫石換填全線淤泥質砂層，換填厚度為2 m，在滿足防凍層厚度要求的同時，降低工程投資。

此外，為避免渠道周邊地下水位過高引發凍脹破壞、浮力頂托破壞作用，可以選擇梅花狀布孔方法，在現澆混凝土渠底部、渠道邊坡進行排水孔（50 mmPVC管道）布置。相鄰排水孔之間的距離為100 cm，并由渠道外側朝向渠道中心以1/20縱坡埋入，配合0.50～2.00 cm下濾料以及內填充濾料，可以獲得良好的排水效果。

3 艾蘭布隆干渠水利工程軟地基的基礎處理流程

3.1 放線

在基礎處理前，技術人員可以利用全站儀，結合干渠設計橫斷面圖紙，放出路中、邊線、坡腳線。并依據橫斷面圖紙，利用全站儀、水準儀，測量換填區域原地面標高，確定所需換填區域、換填深度。確定后，均勻撒施灰線，規避超挖、欠挖或漏挖問題。同時每換填一層，技術人員均需測量放線，避免換填盲目問題出現。

3.2 清廢

在軟地基基礎處理前，負責基礎處理的人員應結合觸探試驗結果，結合清挖平面地圖，利用50 kW推土機、2 m3挖掘機、15 t自卸汽車配合的方式，將建設基礎面上的雜植土、草皮、樹根完全清除。基礎面上清除厚度約30 cm，橫向基礎面清除寬度應超過干渠堤兩側外坡腳50 cm。一般局部廢棄渣土可以臨時堆放在取料區，其他棄渣則可以運輸到土料場。

3.3 開挖

在清挖平面地圖的幫助下，技術人員可以利用2 m3挖掘機、15 t自卸汽車配合的方式，開挖軟地基。落實干凈徹底、無死角的原則，必要時利用2臺挖掘機轉運裝車，進而利用自卸車將挖出的淤泥質砂土運輸到棄土場堆放，規避周邊環境污染問題。在整個開挖過程中，技術人員應嚴格把控干渠底部、邊坡開挖斷面小于設計斷面，避免超挖、補坡問題出現。

3.4 換填

對于淤泥質砂層清除后無水浸泡風險的渠段，技術人員可以在挖除淤泥質砂層后，進行砂礫石的回填。干渠段軟土換填選擇流水作業方式，在推土機的幫助下，沿著垂直于渠道橫斷面的方向，利用進占法，進行運料、上料、平料。

對于淤泥質砂層清除后存在水浸泡風險的渠段，技術人員不僅需要選擇水穩定性、透水性更加突出的片石，而且需要進行專門排水方案設計。即以樁號5+466～7+975、11+900～15+164段地下水位超出基礎開挖線的干渠段為對象，填充散拋石，開展抽水強排。強排量需要根據渠段用水量進行計算。以13+000～13+500段為例，涌水量計算公式如下：

式中：Q為基坑涌水量（m3/d）；k、S分別為土滲透系數（m/d）、抽水時坑內水位下降值（m）；H、R分別為抽水前坑底以上水位高度（m）、降水影響半徑（m），ro、mo分別為假想半徑（m）、從坑底到下臥不透水層距離。代入已知數據后，可以得到涌水量，確定排水用設備。根據案述工程情況，可以選擇1臺1.10 kW潛水泵外接DNPVC管。

排水處理完畢后，技術人員可以根據前述方法進行砂礫石回填。進占法實施時，需要由自卸車從填料場運輸填到基坑所開坡道位置，卸料并通過鏟車向基坑中心方向推料攤平，完成構筑物基坑內砂礫石填料換填，保證大塊石推至鋪料前沿下部，而細部粒料回填到堆石上部空隙，提高表面平整度。

3.5 碾壓

在首層土方開挖回填砂礫石前，技術人員應密實碾壓基礎底部。首層砂礫石回填后，技術人員可以依據每層0.20～0.50 m的標準，沿著干渠線路分層碾壓，具體碾壓次數、砂礫石鋪筑厚度需要經現場試驗確定。一般碾壓用機械為振動壓路機，需要依據先兩側后中間的順序，沿縱向相互平行，且橫向接頭壓輪重疊0.45 m±0.05 m，多次碾壓。首次靜止碾壓，隨后逐步由慢速度調整至快速度、由弱振幅調整至強振幅，最高行駛速度應在4 km/h以內，保證無遺漏碾壓、無碾壓死角。碾壓密實標準為砂礫石之間密實狀態達到標準要求，一般需要振動壓路機連續碾壓5～6遍。

在每層砂礫石攤鋪前，技術人員應在上次碾壓完畢的砂礫石層灑水，達到砂礫石最佳含水量，并以插旗的方式標注渠段換填碾壓情況，避免遺漏或重復碾壓換填層。在換填層碾壓后，對于與干渠軸線方向呈90°的接縫，技術人員應依據1∶5的坡度，以斜坡處理方式控制結合面的平順性。

此外，技術人員應依據粒徑在0.08 mm以下、重量比小于總重量10%的標準，進行防凍墊層處理。一般需要在自卸汽車的支持下，將砂石料運輸到干渠段，進而人工鋪筑砂石墊層后密實碾壓。

4 結語

綜上所述，艾蘭布隆干渠水利工程場地內所含的淤泥質砂層對整體工程安全穩定性造成了威脅。根據工程場地內淤泥質砂層厚度小的特點，可以選擇換填法，利用高壓密性的砂礫石將淤泥質砂層換填，進而夯實或壓實，達到改善艾蘭布隆干渠水利工程軟地基承載力與要求不符情況的目的。