浅谈振冲处理地基的设计与施工质量检测

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1、土石坝工程’2002年第1期浅谈振冲处理地基的设计与施工质量检测王克(云南省水利水电勘测设计研究院)[摘要]结合昆明滇池草海东副坝工程叙述振冲技术方案的选取、设计参数的计算和确定及质量检测。[关键词]振冲处理设计质量检测昆明市滇池草海东副坝位于海埂西大堤北端船房河口，坝高3.5～4.0m，修建于1970年。由于当时处于特殊历史时期，土坝填筑时地基未作任何处理，即在沿两面迎水的渔塘小埂上进行加高加宽。坝底基础属软弱地基，有泥炭、淤泥层等，含水量极高，渗透系数小。因此副坝虽已修建了20多年，地基仍未固结完毕，从建成至今一直在发生变形。从1970年至1979年的10年间曾先后

2、进行了四次抢险，1994年7月又发生险情，部分坝段出现纵向裂缝。1995年春节期间，被修复的裂缝重新开裂，险情较为严重。据钻孔资料表明，坝身总沉陷量已达3m左右。另据观测，最大水平位移已达22m，变形量极大。滇池草海东副坝险情的发生，对下游已投入资金10多亿元人民币的国家级旅游渡假区及沿湖周围农田和人民生命财产安全都造成了极大的威胁，为了确保东副坝的安全，市政府决定对其进行彻底的根治。通过施工单位的努力和建设单位、设计单位、监理单位四方的积极配合，在四个月的施工，共完成振冲碎石桩1995棵，总进尺23992.3m，完成坝体培厚13732.9m3。1．坝基工程地质评价与坝

3、体变形原因分析1.1物理力学特性南段–坝基土层具有层数多、变化复杂、软土厚度大且性质极软等特征，第②层和第③层土质尤其软弱。第②层–泥炭。天然容重γ一般仅为1.31～1.48g/cm3，天然含水量ω一般在100%以上，高于液限W1均值95%，呈流态，孔隙比大，e均值2.5，压缩系数α1～2均值为2，压缩模量均值Es1～2=τu=2.7，具高压缩性。强度很低，室内试验浸水快剪C均值仅为10kPa，φ角仅为4°，现场十字板剪切τu均值为10.5kPa，灵敏度St为2.9，属中等；无侧限抗压强度低qu=28kPa，临塑荷载仅为Rs=18.6kPa，容易产生塑性变形甚至流动；允

4、许承载力很低，据标贯、静力触探及土工试验综合评定，[R]为30kPa。第③层–淤泥。本层伏于泥炭层之下，同样具有天然含水量高、孔隙比大、高压缩性、低强度等特性。下列指标为统计值：天然含水量ω=95%，孔隙比e=2，压缩系数α1～2=2，压缩模量Es1～2=3.5、凝聚力C=11kPa，室内试验浸水快剪内摩擦角φ=6°，十字板剪切τu=12.4kPa、灵敏度St=2.4，无侧限抗压强度qu=30kPa，临塑荷载RS=29.3kPa，允许承载力[R]=40kPa。第④、第⑥层–淤泥质粘土层，物理力学指标比以上两层土要好，允许承载力[R49土石坝工程’2002年第1期]分别为

5、70kPa和80kPa。第⑤层–粉砂粉土，允许承载力[R]＝120kPa。第⑦层–粉细砂粉土，允许承载力[R]＝160kPa。北段–坝基土层的情况明显好于南段，第②层–粉质淤泥，第③层–淤泥质粉质粘土，土质软弱，但厚度不大，到第④层粉细砂土质较好。1.2地震基本烈度查地震烈度区划图，坝区地震基本烈度为8度，坝基土的抗震类别属软弱的四类。1.3砂类土的振动液化用静力触探Ps值法判别，当实测统计Ps值小于计算Ps′时，可产生液化，由经验公式：Ps′＝Pso[1-0.065(Hw-2)][1-0.05(Ho-2)]计算判别结果：南段第⑤层–粉砂、粘土可能液化；第⑦层–粉细砂不

6、会液化；北段第④层–粉细砂在10m深度(距地面)以下不会液化。1.4渗透变形稳定问题坝基土层以粘性土为主，渗透系数很小(i×10-6～i×10-7)，粉细砂层埋藏较深，不存在渗透变形稳定问题。1.5天然地基持力层根据上述各种因素，决定南段第①～⑤土层不能作为天然持力层，天然持力层为第⑥、第⑦土层，其埋深达15m。北段第②、第③层土不能作为天然持力层，天然持力层埋深为12m。1.6坝体变形原因分析坝南段主要是第②层–泥炭、第③层–淤泥对坝体变形位移起着控制作用。用费兰斯纽公式计算：HKP=5.52×Cu/γ经验公式：HKP=3Cu式中：Cu–抗剪强度；γ–堤坝填土容重。计

7、算结果表明，在此类土上堤坝临界高度约为1.6m，而目前老坝体高约3.5m，已超出临界高度。又据分析计算，老坝体坝底压力约为80kPa左右，已大大超过泥炭层的临塑荷载或允许承载力，显然要导致垂直压缩变形；同时，草海水位高出坝后地下水位约3.3m(并有动荡)，坝体承受水平推力，坝基抗剪强度低。分析计算结果表明，坝基抗滑不稳定。实际观测证明，目前仍存在向坝后水平位移变形。2．坝基加固方案选择2.1振冲碎石桩方案该方案可对泥炭、淤泥层起置换土的作用，并可对砂土层起到明显的挤压作用，形成碎石桩，从而改变了原土的结构，形成一种原土与碎石复合而成的地基