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    耿莊水庫強夯施工對壩基土工程的影響分析

    2010-06-22 01:27:42陳文會
    山西水利 2010年7期
    關鍵詞:夯法陷性壓縮性

    陳文會

    (山西省水利建筑工程局,山西 太原 030006)

    耿莊水庫強夯施工對壩基土工程的影響分析

    陳文會

    (山西省水利建筑工程局,山西 太原 030006)

    介紹了強夯施工的加固機理、特點及主要技術參數(shù),并結合耿莊水庫壩基強夯施工實際情況,對比分析了強夯施工前后壩基黃土物理性質(zhì)指標的變化,旨在為類似工程施工提供參考。

    強夯;黃土;濕陷性;耿莊水庫

    1 概況

    耿莊水庫是萬家寨引黃工程北干線向朔州市供水線路末端的調(diào)節(jié)水庫,位于朔州市朔城區(qū)陡溝村南、秋寺院村東,南連大運二級公路,東北緊鄰平朔—秦皇島專用鐵路。水庫屬半挖半填平原圍封水庫,大壩為碾壓均質(zhì)土壩。壩基土為第四系上更新統(tǒng)洪積物(Q3pl),在整個壩基及庫區(qū)廣泛分布,層厚3.4~25m,巖性組成為淺黃、棕黃色低液限黏土,屬典型的黃土地區(qū),具有濕陷性。設計采用強夯法處理地基。

    2 壩基原狀土物理性質(zhì)指標

    2.1 濕陷性

    壩基所處位置以非自重、自重Ⅰ~Ⅱ級(中等)濕陷性場地為主,局部場地屬自重Ⅲ級(嚴重)濕陷性場地,分布范圍不大。壩基自重濕陷量計算值為78.2~963.0mm,濕陷土層下陷深度3.8~11.3m。

    2.2 顆粒組成

    壩基土的顆粒組成以粉粒(0.075~0.005mm)為主,含量 64.2%~81.8%;其次為黏粒(<0.005mm),占13.2%~21.5%;砂粒(>0.075mm),含量 2.4%~14.3%。不均勻系數(shù)Cu為9.7~56,平均值21.2;曲率系數(shù)Cc為1~4.3,平均值 2。一般來說,當 Cu>5 且 Cc=1~3 時,土的級配良好,土中大小顆?;祀s,對應的粒徑分布曲線比較平緩。

    2.3 界限含水率

    壩基土液限為26.1%~28.6%,塑限為17.4%~18.6%,塑性指數(shù)大多在9.9~11.8之間,液性指數(shù)常在0上下波動,范圍在-0.88~0.23之間。因此,場區(qū)土多處于堅硬或硬塑狀態(tài)。

    2.4 比重、容重及孔隙比

    壩基土比重在2.69~2.74之間,平均值2.70。原狀土容重 13.3~18.4kN/m3,干容重 12.5~15.6kN/m3。孔隙比大多介于0.801~0.903之間。

    2.5 含水率及飽和度

    原狀土含水率較低,為3.1%~18.5%。試驗表明,當其他條件不變時,含水率愈低,濕陷性愈強,隨著含水率的增大,濕陷性逐漸減弱。飽和度的變化范圍為20%~49.3%,多在45%左右。

    2.6 壓縮性

    壩基土各項壓縮性指標見表1。

    表1 壓縮性指標

    2.7 抗剪強度

    壩基低液限粉土飽和抗剪黏聚力為2.5~40.7kPa,平均值 11.99kPa,小值平均值 6.8kPa;摩擦角 14.3°~27.2°,平均值 22.14°,小值平均值 19.0°。

    2.8 滲透性

    壩基土垂直滲透系數(shù) 0.247×10-4~10.3×10-4cm/s,平均值 1.91×10-4cm/s;水平滲透系數(shù) 0.147×10-4~5.32×10-4cm/s,平均值 1.54×10-4cm/s。

    3 壩基強夯施工情況

    3.1 加固機理及其特點

    強夯法是利用起重機械將重80~400kN的夯錘起吊到6~30m后,使夯錘自由下落,產(chǎn)生強大的沖擊能量,夯擊能量產(chǎn)生的沖擊波和動應力的反復作用,迫使土體骨架產(chǎn)生塑性變形,由夯擊能轉化為土體骨架的變形能,使土體密實,提高抗剪強度,降低其壓縮性。

    強夯法的主要特點有:施工工藝和施工設備簡單,適用土質(zhì)范圍廣,加固效果顯著,可取得較高的承載力,工效高、施工速度快、節(jié)省原材料、施工費用低、耗用勞動力少等。

    3.2 主要技術參數(shù)

    強夯法施工技術參數(shù)包括單位夯擊能、夯擊點的布置及間距、單點夯擊擊數(shù)與夯擊遍數(shù)、夯擊間隔時間、處理范圍、加固影響深度等。

    3.3 壩基強夯設計指標

    壩基強夯設計范圍面積198894m2,強夯單擊夯擊能3000kN·m,強夯后壩基土有效加固深度6m,有效加固深度內(nèi)土體的濕陷系數(shù)小于0.015,壩基總濕陷量不大于100mm。強夯采用隔點跳打法分兩遍進行,單擊夯擊能3000kN·m,最后用低能級滿夯2遍,落距4~6m,采用1/4夯印搭接。

    3.4 壩基強夯施工情況

    根據(jù)規(guī)范及具體技術要求,按照強夯施工主要技術控制參數(shù)進行強夯試驗,根據(jù)試驗結果確定單點夯擊能為4000kN·m,間距6.5m。經(jīng)檢驗分析,強夯施工結果完全滿足設計要求。

    4 強夯施工對原狀土物理指標的影響

    經(jīng)試驗分析可知,壩基強夯除滿足設計要求的消除濕陷性外,對壩基土的物理性質(zhì)指標有一定程度的影響。

    第一,干容重明顯提高,大部分達到15kN/m3。試驗結果表明:干容重超過15kN/m3時,濕陷性一般很弱或無濕陷性。由于干容重較易控制,現(xiàn)場施工時可用干容重作為輔助控制指標。第二,孔隙比變化較明顯,其范圍為0.605~0.838,大多為0.75左右。第三,壓縮系數(shù)明顯減小,壓縮模量明顯變大。

    TU541+.1

    C

    1004-7042(2010)07-0048-01

    陳文會(1974-),男,1998年畢業(yè)于太原理工大學水利水電工程專業(yè),工程師。

    2010-05-10;

    2010-06-17

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