王賢忠 程 瓦 王靜齋 崔海濤

1 工程概況

中國濕陷性黃土工程地質(zhì)分布較為廣泛，尤其在山西、陜西等黃土高原地區(qū)，作為建筑物基礎，需進行工程處理。

山西省萬家寨引黃入晉工程，北干線尚希莊水庫位于山西省朔州市懷仁縣新家園鄉(xiāng)尚希莊村南，為半挖半填的平原圍封水庫，總庫容1 055萬m3。水庫平面呈EN-WS向的近橢圓形狀，長約1 600 m，寬約1 000 m，大壩環(huán)型布置，壩軸線總長4 453.18 m，壩型為碾壓式均質(zhì)土壩，復合土工膜全庫盆防滲。水庫最高蓄水位1 118.30 m，壩頂高程1 119.87 m，防浪墻頂高程1 121.07 m，壩頂寬6.0 m，最大壩高17.06 m，迎水壩坡1∶2.5，背水壩坡1∶2.0。

2 壩基工程地質(zhì)

濕陷等級為Ⅰ級（輕微）的濕陷土層厚度為0.5～7.0 m，平均厚度約3.3 m；濕陷等級為Ⅱ級（中等）的濕陷土層厚度為3.6～12.1 m，平均厚度約7.5 m；濕陷等級為Ⅲ級（嚴重）的濕陷土層厚度為10.4 m。

3 壩基處理設計

3.1 壩基處理方案

根據(jù)壩基工程地質(zhì)，為保證水庫大壩安全，需消除或消減壩基全部濕陷量。處理非自重-自重濕陷性黃土壩基方法一般采用挖除換土、夯實、擠密等。

3.1.1 挖除換土

采用挖除換土方法消除壩基濕陷量，開挖深度一般5～10 m，工程量大，投資費用高，工期長，尤其對低壩圍封水庫（壩軸線較長）占投資比例過大，一般不適于采用。

3.1.2 強夯

采用強夯消除壩基濕陷量，施工方便。投資費用較少，一般多為采用。但由于強夯震動過大，常影響周圍建筑物及環(huán)境。

尚希莊水庫位于尚希莊村南，臨近峙峰山移民新村，若采用強夯處理壩基，必會影響周圍居民房屋及居民生活，因此，尚希莊水庫壩基處理不適合采用強夯處理方案。

3.1.3 擠密樁

采用素土擠密樁消除壩基濕陷量，施工較為便利。投資費用較低，對周圍建筑物、環(huán)境基本不影響。

經(jīng)分析，尚希莊水庫壩基濕陷性黃土采用素土錐柱擠密樁法處理。

3.2 素土錐柱擠密樁

素土錐柱擠密樁是采用錐柱形重錘沖擊成孔，孔內(nèi)回填素土夯實成樁，使樁間土擠壓密實的地基處理方法。素土錐柱擠密樁有以下特點：成樁過程為橫向擠密，可使樁間土加密達到設計要求的干密度，從而消減或消除地基的濕陷性，降低壓縮性，提高承載力；處理深度可達15 m，可就地取材、降低工程造價；機具簡單、施工方便、效率高。

3.2.1 擠密樁布置

尚希莊水庫壩基素土錐柱擠密樁樁徑400 mm，樁長5～10 m，梅花形布置，樁距根據(jù)濕陷類型、等級設計，布置如下：

（1）非自重Ⅰ級（輕微）濕陷性黃土壩基樁距為1.4 m；

（2）非自重Ⅱ級（中等）、自重Ⅱ級（中等）濕陷性黃土壩基樁距為1.2 m；

（3）自重Ⅲ級（嚴重）濕陷性黃土壩基樁距為1.0 m。

非自重Ⅰ級（輕微）濕陷性黃土壩基素土錐柱擠密樁平面布置見圖1。

圖1 壩基素土錐柱擠密樁平面布置示意圖（單位：m）

3.2.2 擠密樁樁長

素土錐柱擠密樁長度的確定，是根據(jù)處理后地基殘余濕陷量來確定。

尚希莊水庫要求壩基處理后，地基殘余濕陷量不大于200 mm。根據(jù)此要求，素土錐柱擠密樁單根樁長最短不小于3.0 m，設計采用單根樁長5.0～10.0 m。壩基處理特性見表1。

表1 壩基處理特性表

4 錐柱擠密樁施工

4.1 錐柱擠密樁施工工藝

素土錐柱擠密樁施工工藝分為兩個部分：

4.1.1 沖孔工藝

施工放線→定孔位→機械就位→垂直校正→沖孔→樁機移位→進入下一孔位。

4.1.2 素土夯填

檢查孔位、垂直度、樁徑和深度→填土?夯實→封頂。

4.2 錐柱擠密樁施工

4.2.1 現(xiàn)場進行成孔夯填工藝和擠密效果試驗

素土錐柱擠密樁施工前，應在現(xiàn)場進行成孔夯填工藝和擠密效果試驗，以確定填料分層厚度、夯擊次數(shù)和夯實后的干密度等要求，按照設計要求對樁間土進行干密度測定，如達不到設計要求，應會同設計人員調(diào)整樁距，或由施工單位對填料分層厚度、夯擊次數(shù)進行調(diào)整。

4.2.2 清基及布孔

素土錐柱擠密樁施工前，在地基處理范圍內(nèi)首先用機械清除地表的雜草及表層土，清表厚度1.0 m。清表后對地基表層采用5 t羊足碾碾壓。

根據(jù)壩基平面布置圖及樁位圖，通過坐標控制點，準確定出每個施工樁位點，并做好標識，經(jīng)檢驗無誤后，再進行沖孔施工，并做好記錄。

4.2.3 沖孔

擠密樁沖孔采用10 t起重機吊4 t錐柱錘沖擊成孔，成孔直徑約400 mm，成孔達到設計處理深度后，移機進行下一孔沖孔。

4.2.4 素土夯填

素土夯填前，對樁孔進行檢查。樁孔直徑誤差不得超過設計值的+10 cm、-5 cm，樁孔深度不應小于設計深度30 cm以上，檢查合格后應及時回填。

素土夯填采用2 m3裝載機孔內(nèi)填素土，5 t卷揚機吊0.5 t重錘沖擊夯實，達到設計密實度，每次填土厚度及夯實遍數(shù)由現(xiàn)場試驗確定。

4.3 錐柱擠密樁施工順序

素土錐柱擠密樁施工順序應先外排后里排，同排內(nèi)應間隔1～2孔進行，以免因震動擠壓造成相鄰孔縮孔或坍孔。

成樁完畢后對樁頂建基面用平碾碾壓密實。

5 結(jié)語

尚希莊水庫運行已有5年，目前水庫大壩運行良好，達到設計要求。

采用素土錐柱擠密樁處理濕陷性黃土地基，能有效加密樁間土，消除或消減地基的濕陷性，降低壓縮性，提高承載力；處理深度可達15 m，可就地取材、降低工程造價；機具簡單、施工方便、效率高。可廣泛用于壩基、道路、渠道等工程濕陷性黃土地基處理。