大厚度自重湿陷性黄土预浸水处理技术的探讨

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1、大厚度自重湿陷性黄土预浸水处理技术的探讨-273·薛杰军(水利部陕西水利电力勘测设计研究院)摘要本文通过深人分析陕、甘、宁、青等省若干个湿陷性黄土场地预浸水处理的有关资料，结合宁夏扶贫扬黄工程十一泵站地基预浸水处理设计、施工、观测等工作，对大厚度自重湿陷性黄土预浸水处理技术提出了自己的一些认识，为类似工程地基处理方案的正确选择提供了一些经验。关键词黄土自重湿陷性预浸水宁夏扶贫扬黄一期工程，包括红寺堡灌区工程、固海扩灌灌区工程和水源工程三部分。灌区引水流量37．7m’／s，设计灌溉面积8．67万hm'，年用水量5．1亿m3，计划搬迁安置移民67．5万人。在国家计划发展委员会下达的1999

2、年国家重点建设硬目名单中，宁夏扶贫扬黄灌溉一期工程已列为国家102个重点建设项目之～。固海扩灌灌区水利骨干工程有主泵站12座，其中Ⅳ级自重湿陷性场地约占1／3，由我院承担的十、十一泵站地处清水河兰级阶地，根据施工图阶段地质报告：十泵站场地湿陷性土层厚达25m，十一泵站场地湿陷性土层厚达36m，对于如此大厚度的湿陷性黄土地基，若设计处理措施不当，势必产生有害沉降，影响建筑物的正常使用，给国家带来重大经济损失。因此在本次泵站设计中地基处理显得尤为重要。根据本工程有关特点。地基处理方法采用预浸水处理。由于目前预浸水处理地基对于处理大厚度自重湿陷性黄土应用还不很成熟，预浸水处理地基的耗水量、湿

3、陷量、停水条件、稳定标准及处理后地基的压缩性和承载力等一系列问题有待于进一步研究，因此对于其研究显得意义重大。一、目前的研究现状笔者对以上I司题进行了大量的资料收集，综合陕、甘、宁、青等省若于个湿陷性黄土地基预浸水处理的有关资料，概述其成果如下：1．1浸水坑面积大小对自重湿陷量的影响根据试坑浸水试验结果表明：面积较大的试坑具有较大的白重湿陷量，面积相近的试坑，其湿陷量基本相近，试坑的形状对湿陷量影响较小。当浸水坑尺寸大小等于湿陷性土层厚度时，由于消除了侧边土阻力的影响，方可使自重湿陷充分发生，即试坑的最佳尺寸应等于湿陷土层的厚度且不小于lOm。1．2土体湿陷开始时问、湿陷高峰出现时间根

4、据试坑浸水实验成果显示：面积较大的试坑，其湿陷速率要比面积较小的试坑为快，土层湿陷速率的峰值一般出现在浸水后的第2-3昼夜。此前，由于水的浸入深度逐渐加大，土的加固性结构逐渐破坏，故湿陷速率逐渐加快；此后，由于土又不断密实，深层浸水的影响相对较小，湿陷速率又逐渐减小，喜至达·274·中国水利学会2003学术年会论文集到稳定或缓慢的蠕变变形。1．3湿陷量、耗水量与浸水时间的关系根据有关资料，浸水时间愈长，耗水量愈多，湿陷量亦愈大，但湿陷速率却愈来愈小，昼夜单位面积耗水量亦逐渐减小。1．4坑外变形特征及浸水影响范围根据有关资料，试坑在浸水1-2昼夜时，坑边向外0．3一lm处出现第一道环形裂

5、缝，随后在外围相继出现新的裂缝。裂缝呈同心圆状分布，最外边处的裂缝距坑边的距离约等于试坑的直径。二、十一泵站预浸水概况2．1站址地质概况十一泵站站址位于固原县张堡二队南侧，地处清水河三级阶地中部；地面平坦开阔，高程1532m，勘探竖井深41m，未见地下水位，据民井调查地下水位埋深大于60m。勘探深度范围内的地层由上到下分为两层，上部黄土、下部壤土。从室内土工实验资料分析可看出，黄土属自重湿陷性土，壤土属非湿陷性土，湿陷性黄土层厚36．5m，地表向下0—18m，土层的一般湿陷系数6B=0．03—0．07，属中等湿陷性土；地表向下18—36．5m，土层的湿陷性系数88<0．03，属轻微湿陷

6、性土’_湿陷性土层的下限高程1495．51m。在200kPa压力下的最大湿陷系数为0．11，饱和土自重压力下的最大蛊重湿陷系数0．068。最大总湿陷量大予140．46cm，最大自重湿陷量115．68era。据《湿陷性黄土地区建筑规范)GBJ25—90评价，该场地为自重湿陷性场地，湿陷等级lⅡ一Ⅳ级，湿陷程度严重一很严重。2．2预浸水处理设计(1)预浸水处理范围：处理范围包括泵站主副厂房、前池及1’镇墩，浸水坑按大于基础四周5m，边长按不小于需处理的湿陷性黄土层厚度做控制。：(2)砂井设置：依据地质报告，十一泵站湿陷土层厚度为36．5m，为加速土层湿陷，根据《泵站施工规范》，设计采用表层

7、水畦泡水(水畦中明水深度为0．3一lm)和深层浸水孔相结合的方式。深层浸水孔间距为2m，孔径为100—150ram，孔深为26m(需浸水土层深度的3／4)，孔内填人碎石或小卵石。(3)沉降观测要求：浸水后第1—5d，每天观测2次；第6—30d，每天观测1次；第30—45d，每2d观测1次；第45d以后，每5天观测1次。2．3预浸水处理施工与观测。：(I)浸水：十一泵站于6月25日作好了浸水前的一切准备工作，并进行了试浸。6月26日上午9：00正