試析濕陷性黃土地質(zhì)水利設(shè)施軟弱地基的施工處理技術(shù)

寧軍華

（中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司，陜西 西安 710068）

0 引言

在進(jìn)行水利設(shè)施施工建設(shè)中經(jīng)常會(huì)遇到軟弱地基，尤其是在濕陷性黃土地區(qū)，軟弱地基的深度更大，現(xiàn)場(chǎng)條件更加復(fù)雜，處理難度也隨之提升。這就要求結(jié)合濕陷性黃土地質(zhì)條件的特點(diǎn)，采用科學(xué)有效的處理技術(shù)，方可保障施工質(zhì)量。級(jí)配砂夾石換填技術(shù)是一種常用的軟弱地基換填技術(shù)。但在實(shí)際應(yīng)用中，需要結(jié)合工程特點(diǎn)，嚴(yán)格把控好每個(gè)施工細(xì)節(jié)，才能提升換填處理的效果。基于此，開(kāi)展?jié)裣菪渣S土地質(zhì)水利設(shè)施軟弱地基的施工處理技術(shù)的分析研究就顯得尤為必要。

1 工程概述

韓城市禹門(mén)口抽黃改造工程主要由一級(jí)取水泵站、泥沙處理站、二級(jí)加壓泵站及輸水管線(xiàn)組成。泥沙處理站由加藥間、HPS 澄清池、排泥系統(tǒng)、電氣及自動(dòng)化控制等輔助生產(chǎn)配套設(shè)施等組成。HPS 澄清池基坑開(kāi)挖尺寸為48.15m×114.9m，原設(shè)計(jì)采用50cm 厚的級(jí)配砂夾石進(jìn)行換填，基坑開(kāi)挖至底標(biāo)高后，由于底部局部存在濕陷性黃土，地基承載力難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。后經(jīng)設(shè)計(jì)變更基坑往下開(kāi)挖1m，再增加1m 厚的級(jí)配砂夾石換填；實(shí)際換填厚度為1.5m，換填方量8380m3，設(shè)計(jì)要求砂夾石級(jí)配為3:7，壓實(shí)系數(shù)不小于0.97。石子為1～2cm 和1～3cm 混合的碎石。

2 軟弱地基處理工藝

在案例工程施工中，為提升軟弱地基處理效果，選擇了級(jí)配砂夾石處理技術(shù)，石子采用20t 自卸汽車(chē)從開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，總運(yùn)輸距離為50km。砂子采用同樣選擇20t 汽車(chē)，從制砂場(chǎng)運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，總運(yùn)輸距離為30km[1]。石子和砂子運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拌和，采用ZL50 裝載機(jī)和1m3反鏟，按照試驗(yàn)室確定的配合比來(lái)拌和混合料。為控制拌和效果，在拌和中可采用人工配合灑水車(chē)進(jìn)行加水。拌和好的混合料通過(guò)ZL50 裝載機(jī)運(yùn)輸?shù)绞┕っ妗Ｈ斯づ浜蟌L50 裝載機(jī)和1m3反鏟攤鋪平整。20t 自行式震動(dòng)壓路機(jī)和1t 小型振東碾壓設(shè)備配合碾壓，以保證壓實(shí)能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。級(jí)配砂夾石處理施工工藝流程如圖1所示。

圖1 級(jí)配砂夾石處理施工工藝流程

在應(yīng)用級(jí)配砂夾石軟基處理技術(shù)時(shí)，要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行施工，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)每個(gè)施工細(xì)節(jié)的控制，才能發(fā)揮出應(yīng)有的優(yōu)勢(shì)，更好地保障施工質(zhì)量。

3 濕陷性黃土地質(zhì)水利設(shè)施軟弱地基的施工處理技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

為更好的掌握影響濕陷性黃土地質(zhì)水利設(shè)施軟弱地基處理質(zhì)量的因素，本工程在施工中對(duì)加藥間和陳清池砂夾石基礎(chǔ)換填進(jìn)行了全方位的驗(yàn)收統(tǒng)計(jì)，其結(jié)果如表1 所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目驗(yàn)收質(zhì)量統(tǒng)計(jì)

從表1 中能夠看出，影響砂夾石基礎(chǔ)換填質(zhì)量的因素中，壓實(shí)度和攤鋪平整度是主要因素，需要結(jié)合實(shí)際情況，找到引起壓實(shí)度和攤鋪平整度超標(biāo)的主要因素，以采取有針對(duì)性的施工技術(shù)措施，以最大限度上保障施工質(zhì)量。在級(jí)配砂夾石軟基處理施工中影響壓實(shí)度和平整度的主要因素包括以下3 點(diǎn)。

3.1 卸料

石料、砂料由20t 自卸車(chē)運(yùn)到工地，現(xiàn)場(chǎng)攪拌使用ZL50 裝載機(jī)和1.0m3反鏟按照設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)室要求的配合比拌和均勻，人工配合灑水，含水率按照實(shí)驗(yàn)室確定的最優(yōu)含水率4.9%控制。通過(guò)ZL50 裝載機(jī)將合格的砂石和夾石運(yùn)輸?shù)焦さ亍１竟こ淌┕ぶ袑?duì)現(xiàn)場(chǎng)施工情況進(jìn)行了分析調(diào)研，在卸料時(shí)存在很多問(wèn)題，如自卸車(chē)在卸料時(shí)存在操作不規(guī)范，隨意卸料，卸料間距有大有小。這會(huì)對(duì)后期砂夾石的攤鋪質(zhì)量造成影響，出現(xiàn)攤鋪厚度不均勻，攤鋪效率比較低等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了軟弱地基處理的平整度和壓實(shí)度。為解決這一問(wèn)題，采用了如下措施。

卸料不規(guī)范、方法不合理，不但會(huì)增加后期攤平、整平的工作量，而且不利于使用效率的提升，現(xiàn)代化工程項(xiàng)目質(zhì)量和效率決定了施工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)信譽(yù)度。因此，在進(jìn)行濕陷性黃土地質(zhì)水利設(shè)施軟弱地基的施工處理中，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，通過(guò)測(cè)量確定需要處理的軟弱地基面積，再以此為依據(jù)，確定卸料汽車(chē)的載重量，以及需要投入的卸料車(chē)數(shù)量。級(jí)配砂夾石混合料運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，需要在專(zhuān)人指揮下進(jìn)行卸料，研究私自做主胡亂卸料，嚴(yán)格把控好卸料的間距，為后期攤鋪提供良好的條件，從而避免混合料攤鋪不均勻的問(wèn)題，提升施工效率，更好的保障壓實(shí)度和平整度。

3.2 攤鋪平整

本工程人工配合ZL50 裝載機(jī)和1.0m3反鏟分層攤鋪整平，攤鋪厚度按40cm 控制。但就施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況而言，還存在砂夾石混合料攤鋪時(shí)整平機(jī)配置不合理。為更好的掌握影響級(jí)配砂夾石換填處理軟弱地基平整度、壓實(shí)度的原因。本工程在施工中通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的方法對(duì)級(jí)配砂夾石基礎(chǔ)混合料基礎(chǔ)面平整施工作業(yè)進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明，在施工現(xiàn)場(chǎng)人工配合裝載機(jī)整平的效率比較低，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)平整度誤差都超過(guò)了允許的范圍，出現(xiàn)了多次返工問(wèn)題，嚴(yán)重影響了施工的效率和質(zhì)量。為了解決這一問(wèn)題，采用了如下措施。

由于本工程施工規(guī)模比較大，為加快施工速度，盡快完成施工人員，需要采用多種機(jī)型設(shè)備相互配合的施工方法。例如，裝載機(jī)專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)級(jí)配砂夾石的攤鋪，攤鋪后再由平地機(jī)進(jìn)行整平處理。在平地機(jī)上配置了先進(jìn)的水準(zhǔn)儀控制系統(tǒng)，可對(duì)鋪料厚度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和平整，從而級(jí)配砂夾石攤鋪的平整度，為后期壓路機(jī)碾壓，提供均勻的混合料厚度，以減少碾壓遍數(shù)，提升壓實(shí)度和平整度。具體的操作方法為：由自卸式汽車(chē)將填料運(yùn)送到工地，由測(cè)量員預(yù)先測(cè)得原位標(biāo)高，由施工員負(fù)責(zé)安排的車(chē)輛在規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行均勻的倒料。在逐層填土?xí)r，首先按照?qǐng)龅厍闆r布置裝車(chē)路線(xiàn)，施工面由專(zhuān)人負(fù)責(zé)，分層進(jìn)行，由低到高，由兩側(cè)向中間依次卸載。先粗平：在卸完填料后，先用裝載機(jī)將其攤平，然后用手工將其基本平整[5]。第一次平整后，施工人員和測(cè)量人員按照設(shè)計(jì)要求，對(duì)更換填料的松層厚度和寬度進(jìn)行檢驗(yàn)，達(dá)到要求后，才能進(jìn)行平整。再次精整：按預(yù)定的松層厚度，用平地機(jī)械進(jìn)行平整，以確保松層厚度與預(yù)定標(biāo)高一致。為確保平整土層，平整后先用壓路機(jī)壓實(shí)，然后用平面機(jī)進(jìn)行平整，并在平整期間隨時(shí)進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量，確保平整。

3.3 碾壓

碾壓由20t 自動(dòng)振動(dòng)壓路機(jī)與1t 小型壓路機(jī)協(xié)同碾壓，按現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)試驗(yàn)確定碾壓次數(shù)。現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)試驗(yàn)是在加藥室的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。碾壓完畢后按照規(guī)范規(guī)定進(jìn)行取樣檢測(cè)，壓實(shí)系數(shù)符合設(shè)計(jì)要求不小于0.97，所有取樣點(diǎn)全部合格后再進(jìn)行下道工序施工。本工程在碾壓施工中，遇到的主要問(wèn)題是級(jí)配砂夾石混合料含水量不滿(mǎn)足要求。對(duì)級(jí)配砂夾石基礎(chǔ)換填之后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)研究，通過(guò)烘干法測(cè)得級(jí)配砂夾石混合料含水率均在最優(yōu)含水率5%偏差之外，且干密度都小于2.19kg/cm3，壓實(shí)度也都小于0.97%，沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)。為解決這一問(wèn)題，采用了如下措施。

為保證施工質(zhì)量，嚴(yán)格控制好混合料的含水率，需要在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，按照最終的試驗(yàn)結(jié)果合理調(diào)整級(jí)配砂夾石混合料的含水率。若含水率不足時(shí)要用灑水車(chē)進(jìn)行補(bǔ)水。由于本工程在實(shí)際施工中遇到干密度小于2.19kg/cm3的問(wèn)題，不利于保障換填料最終的壓實(shí)度。針對(duì)這一問(wèn)題，需要適當(dāng)提升混合料的含水率。本工程澄清池?fù)Q填壓實(shí)度控制效果驗(yàn)證如表2所示。

表2 澄清池?fù)Q填壓實(shí)度控制效果驗(yàn)證

針對(duì)施工中干密度過(guò)小的問(wèn)題，本工程通過(guò)灑水車(chē)均勻?yàn)⑺姆椒ǎ瑏?lái)提升混合料含水率，提升了混合料壓實(shí)的質(zhì)量，最終的壓實(shí)度也都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，表明在級(jí)配砂夾石換填技術(shù)處理軟弱地基時(shí)，按照試驗(yàn)結(jié)果合理調(diào)整混合料的含水率，可有效提升施工質(zhì)量和效率。

4 施工效果

在案例工程軟弱地基處理中采用了級(jí)配砂夾石換填處理技術(shù)，雖然在實(shí)際施工中遇到了一定的問(wèn)題，但通過(guò)對(duì)問(wèn)題的分析研究，擬定了有效的解決方法和對(duì)策，順利完成了施工任務(wù)，并取得了良好效果。

（1）技術(shù)先進(jìn)。通過(guò)分析施工中存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決辦法，使得的級(jí)配砂夾石換填處理工藝更加完善，技術(shù)更加先進(jìn)性，可為今后類(lèi)似工程的施工提供一定的參考和指導(dǎo)[6]。

（2）經(jīng)濟(jì)效益。采用常規(guī)換填技術(shù)，15 個(gè)人配合配置1 臺(tái)裝載機(jī)澄清池?cái)備佌叫枰? 天時(shí)間，裝載機(jī)1 個(gè)臺(tái)班費(fèi)按照500 元計(jì)算，15 個(gè)工人一個(gè)工日的工資為150 元，需要投入的總費(fèi)用為150×15×2+500=5000 元。通過(guò)調(diào)整施工方案，優(yōu)化施工方法。相同的整平工作僅需要0.7 個(gè)臺(tái)班就能完成，一個(gè)臺(tái)班按照800 元計(jì)算，則節(jié)約的費(fèi)用了5000-560=4440 元。為保證級(jí)配砂夾石換填處理效果，至少需要分三層攤鋪，若按照分三層攤鋪計(jì)算可節(jié)約4440×3=13320 元，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。

（3）施工效率。調(diào)整施工方法后，使得級(jí)配砂夾石換填處理效率得到了顯著提升，有效縮短了各道工序之間的間隔，加快了施工速度。

（4）無(wú)形效益。通過(guò)優(yōu)化級(jí)配砂夾石換填處理施工方法后，使得施工效率和質(zhì)量得到了顯著提升，得到了監(jiān)理和業(yè)主的一致好評(píng)，提升了施工單位的形象和市場(chǎng)信譽(yù)度，對(duì)企業(yè)持續(xù)健康的發(fā)展有非常重要的意義。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，結(jié)合實(shí)際案例，分析了濕陷性黃土地質(zhì)水利設(shè)施軟弱地基的施工處理技術(shù)，分析結(jié)果表明，濕陷性黃土軟弱地基處理難度大，質(zhì)量要求高。采用級(jí)配砂夾石換填處理技術(shù)可對(duì)軟弱地基進(jìn)行有效的加固處理，從而為水利設(shè)施的建設(shè)提供穩(wěn)定基礎(chǔ)支持。針對(duì)級(jí)配砂夾石換填處理施工中存在的問(wèn)題，需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)研和試驗(yàn)的方法確定問(wèn)題的成因，并尋找最佳、最有效的解決方法，以最大限度上軟弱地基處理效果，更好的保障水利設(shè)施施工質(zhì)量。