胖頭泡蓄滯洪區(qū)老龍口閘基礎處理分析

劉瑛文

(黑龍江省水利工程建設質量與安全監(jiān)督技術中心，黑龍江 哈爾濱 150040)

1 工程概況

黑龍江省松花江流域胖頭泡蓄滯洪區(qū)是松花江流域防洪體系的重要組成部分，與白山水庫、豐滿水庫、尼爾基水庫、月亮泡蓄滯洪區(qū)及城市堤防共同承擔哈爾濱市城市防洪任務，使哈爾濱市防洪標準達到200 a一遇。蓄滯洪區(qū)防洪工程和安全建設項目的建設為胖頭泡蓄滯洪區(qū)的安全啟用和及時分洪創(chuàng)造條件，保障流域防洪安全及蓄滯洪區(qū)內人民生命財產安全。

老龍口分洪閘是胖頭泡蓄滯洪區(qū)防洪工程重要組成部分[1]。屬于大(2)型工程，位于胖頭泡蓄滯洪區(qū)老龍口堤防樁號1+000 km處。老龍口分洪口門擋洪時防洪標準與兩側的嫩江堤防防洪標準一致，為50 a一遇，分洪時按50 a一遇洪水設計，200 a一遇洪水校核。建筑物級別為2級，防洪水位133.75 m；分洪流量2435 m3/s；總分洪流量4459 m3/s。閘孔總凈寬204 m，分17孔布置，單孔凈寬12 m；由進口鋪蓋、閘室段、消力池段及海漫段組成。

2 基礎處理

老龍口閘基礎處理采用擠密碎石樁，在振沖孔添加碎石，樁徑0.8 m，孔距2.0 m，孔深11.0 m，按梅花形布置，共布設6013根。處理范圍為進口鋪蓋、閘室段及消力池段，閘基礎外緣擴大寬度為5.0 m，處理后的樁間土的標準貫入錘擊數(shù)要大于12。

2.1 動力觸探試驗

老龍口閘基礎處理振沖碎石樁在施工后進行了100組動力觸探檢測。試驗采用重型圓錐動力觸探設備，落錘重63.5 kg，落距76 cm。由于振沖碎石樁頂部覆蓋100 cm多砂性粉質土，試驗前先用鉆機將振沖碎石樁上部錘擊位置的覆蓋土清除。以1號和100號試驗樁為例列出動力觸探貫入量每10 cm的擊打數(shù)，樁頭30 cm待基礎開挖時將挖除[2]。

2.2 試驗數(shù)據(jù)分析

由試驗數(shù)據(jù)可知動力觸探試驗錘擊數(shù)最大值發(fā)生在入樁深度2.9～3.1 m之間。數(shù)據(jù)相對較低發(fā)生在入樁深度0.3～1.0 m之間，錘擊數(shù)在16～20之間。入樁深度0～0.3 m之間為基礎開挖時需要清除的樁頭范圍，該位置試驗值舍去不做統(tǒng)計分析。依據(jù)《巖土工程地質勘察規(guī)范》GB 50021—2001中規(guī)定可以確定碎石的密實度。通過對工程基礎振沖碎石樁進行重型動力觸探試驗，得出以下結論：振沖碎石樁入樁深度0.3～1.0 m之間，錘擊數(shù)在16～20之間，樁體碎石密實度為“中密”，樁體其他深度范圍錘數(shù)均大于20，密實度為“密實”。

3 基礎處理地勘成果比對分析

基礎處理經動力觸探試驗后，進行了基礎開挖，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)兩端振沖碎石樁施工效果比較理想，中間區(qū)域局部樁間距大于設計要求的偏差范圍。

3.1 補充工程地質勘察

老龍口分洪閘初步設計階段工程地質勘察工作，共完成鉆孔23個，總進尺583.0 m,取原狀土56組，擾動樣98組，標貫試驗186次。老龍口分洪閘基坑開挖后，進行了補充地質勘察工作，完成鉆孔14個，總進尺214.5 m,取原狀土18組，擾動樣91組，標貫試驗137次，靜力觸探孔10個，合計 79.8 m。

經原地勘結果與補充地勘結果對比分析，老龍口分洪閘本次補充地質勘察結果與初步設計階段地質勘察結果基本一致。(1)巖性：兩期鉆孔揭露的巖性基本相同，僅粉土質細砂與低液限黏土互層狀部位略有變化，因粉土質細砂層容許承載力較低，初步設計階段為安全考慮將該層劃入粉土質細砂層；補充勘察成果則表示為互層狀；(2)容許承載力：初步設計階段，低液限黏土R=120 kPa,粉土質細砂R=110 kPa;補充勘察：低液限黏土R=110 kPa,粉土質細砂R=150 kPa。由于補充勘察時地基的碎石樁已施工完成，對粉土質細砂層容許承載力有所提高，對低液限黏土層包括互層狀部位有所降低[3]。

3.2 老龍口閘基礎二次處理

根據(jù)補充勘察結果及施工單位提供的相關數(shù)據(jù)，老龍口閘基礎處理采用如下方案實施：

(1)根據(jù)補充勘察結果發(fā)現(xiàn)樁間土擠密效果不好。從振沖碎石樁實測圖看出，施工樁位布置不均勻，樁間距離未達到設計要求，局部區(qū)域超過2.0 m,容易造成閘室段不均勻沉陷，影響抗地震液化效果。因而決定對樁間距離不滿足設計要求(樁距、排距均為2.0 m)的區(qū)域進行補樁加強處理。

(2)施工期間地下水位較高，基礎含水量較大，碎石樁樁頂范圍存在擾動現(xiàn)象，建基面存在超挖問題，針對上述情況，對樁間土補樁加強后在表層做0.6 m厚級配良好碎石墊層，超挖深度大于 0.6 m部分同樣回填級配良好碎石。

(3)對閘室基礎采取了碎石墊層處理措施，并對閘底板前緣開挖斷面進行嚴格控制，由原設計的水撼砂措施改成回填素混凝土。

4 地基承載力檢測分析

老龍口閘基礎處理施工全部完成后，進行了地基承載力檢測，以驗證基礎處理效果。

4.1 試驗實施

復合地基承載力檢測采用復合地基靜載荷試驗的方法。根據(jù)設計復合地基承載力要求，確定試驗最大加荷量為580 kPa,樁間距1.8 m，樁間土承載力特征值為170 kPa，試驗采用1.2 m×1.2 m的承壓板，扣除樁間土其余荷載的復合等量法，加載等級共分8級，每級荷載達到相對穩(wěn)定后加下一級荷載。試驗采用人工加荷觀測系統(tǒng)。

4.1.1 試驗設備

反力裝置：地錨反力裝置系統(tǒng)；加荷觀測系統(tǒng)：油壓千斤頂、精密壓力表、大量程百分表等。

4.1.2 加載觀測

(1)加荷分級：按最終加載量的1/8分級施加。

(2)沉降觀測：每加一級荷載后，每隔30 min測讀一次沉降量，每次觀測值記入試驗記錄表。沉降量測采用對稱安裝在承壓板周圍的50 mm行程百分表測定。

(3)沉降相對穩(wěn)定標準：1 h的沉降量小于0.1 mm，則認為已經達到相對穩(wěn)定，可以施加下一級荷載。

(4)終止加載條件：當出現(xiàn)以下情況之一時，即可終止加載：①沉降急驟增大，土被擠出或承壓板周圍出現(xiàn)明顯的裂縫。②累計的沉降量已大于承壓板寬度或板直徑的6%。③當達不到極限荷載，而最大加載壓力已大于設計要求壓力值的兩倍。

(5)卸載：卸載級數(shù)可為加載級數(shù)的一半，等量進行，每卸一級間隔0.5 h，讀記回彈量，待卸完全部荷載后間隔3 h讀記總回彈量。

4.1.3 承載力特征值

復合地基承載力特征值的確定應符合下列規(guī)定：

(1)當壓力-沉降曲線上極限荷載能確定，而其值不小于對應比例界限的2倍時，可取比例界限；當其值小于對應比例界限的2倍時，可取極限荷載的一半。

(2)當壓力-沉降曲線是平緩的光滑曲線時，可按相對變形值確定；

當時地基以黏性土為主，可取s/b或s/d等于0.015所對應的壓力(s為載荷試驗承壓板的沉降量；b和d分別為承壓板寬度和直徑，當其值大于2 m時，按2 m計算)；當以粉土或砂土為主的地基，可取s/b或s/d等于0.01所對應的壓力。

4.2 試驗數(shù)據(jù)分析

老龍口閘基礎處理后，進行了31組地基承載力平板載荷檢測，繪制p-s曲線、s-p曲線、s-t曲線，見圖1。由試驗數(shù)據(jù)可知復合地基靜載荷試驗的承載力特征值均大于等于120 kPa，老龍口閘基礎二次處理滿足設計要求。

圖1 p-s、s-p、s-t曲線

5 結 論

水工建筑物基礎處理開挖后，地質工程師對地質狀況進行比對評價并出具地質編錄，為設計單位調整設計方案和施工單位調整施工方案提供了科學依據(jù)。老龍口閘二次基礎處理方案：碎石樁間土補樁加強并在表層做0.6 m厚級配良好碎石墊層，解決了首次擠密碎石樁處理閘基的隱患，滿足承載力要求，保證了工程質量。