土石坝淤泥软土坝基处理方法

土石坝淤泥软土坝基处理方法

陈业辉

尚志市水务局 基层水利服务中心    150601

摘要：土石坝淤泥软土处理包括坝基与岸坡结合处理，某些特殊坝础的处理，湿陷性黄土地坝处理。坝基是影响大坝安全的重要部位，由于坝基失稳滑动造成坝体失稳破坏的事故屡见不鲜。因此，在含有软弱地基的坝址区修建水库大坝时，需要准确分析坝基抗滑稳定性，为坝体设计和建设提供参考。

关键词：土石坝；淤泥软土坝基；措施

前言

对于水利水电工程建筑，不良地基对建筑物的影响主要表现在基础的沉陷量过大或不均性，基础渗漏量或水力坡降超过容许值，地质质量差，抗滑稳定系数小于设计规定值。由于水利工程地基的工程地质条件千差万别，有时需要在不良的地基上建设水利工程，但不良地基直接影响着水工建筑物的安全，只有对其进行可靠的处理后，才能确保水利工程的安全运行。

1大坝基础地基处理

根据坝址钻孔揭示，大坝河床基础主要由第四系全新冲洪积物和湖相沉积物组成，相变频繁，各土层自上而下分别组成为卵石夹漂石、园砾夹卵石、高液限粉、粘土（湖积层）、高液限粘土（湖积层）、粘土和块石土等组成，湖积层（软土层）分布面积大而厚，承载力低，变形大，孔压高，因此坝处理设计的合理性和施工质量，将是本工程成败的关键。在分析本坝址软土物理力学性质的基础上，综合目前振冲桩施工、检测资料后，提出意见。设计综合考虑各种因素讨论后，采用振冲碎石桩对大坝上、下游棱体坝基加固处理措施是可行的。采用75Kv振冲器制作碎石桩，桩距1.5m、桩深18m，（软土置换率不小于30%），坝轴线上、下游35m以外地区由于坝基荷载减小碎石桩桩距、桩深建议适当调整。为了减少坝基不均匀沉降，建议在坝体与坝基接触面铺设土工织物，以调整坝体不均匀沉降，防止出现裂缝。

2严格控制施工质量和制桩工艺

振冲试验必须按规范进行，认真控制施工质量，就是对施工中所用的水、电和碎石料三者的控制，水的控制是对水量和水压控制，水量要充足，必须保证充满全孔，防止坍孔，但不宜过量，以防冲孔，把填料冲出。对强度低的土水压要小些，强度高的土、水压要大些。成孔过程中水压和水量宜大不宜小，到设计深度时，要降低水压；加料振密过程中，水压和水量均宜小。电主要控制振密过程中的密实电流(电压 80V)。注意密实电流是指振冲器在固定深度上留振15s的稳定电流值，不能以瞬间的最大电流值作为密实电流。碎石料的控制，原则上要“少吃多餐”，严格控制施工工艺。施工过程中应采用较高水压成孔和清孔，振冲器在孔内应上、下反复2次形成较稳定的桩孔后、将振冲器放入孔内、从孔底每一次提升高度0.5-0.6m然后向孔内均匀添加碎石、填料小于1m3/次，以后每次向上提升0.5m制桩、填料小于0.8m3/次，制桩水压0.4MPa，制桩密实电流严格按试验桩确定的要求控制，每段留振时间应大于15秒。碎石桩填料应采用连续级配、最大粒径控制在100mm以内。

鉴于本坝址软土特性、常用的振冲水冲法造孔工艺工效较低，为加快施工进度、建议应用直接振冲造孔制桩和用先道孔造孔制桩比较后，再确定制桩工艺方法。为获得碎石桩和复合地基承载力。建议业主委托有资质的检测单位在，现场进行载荷试验，为工程设计和确定质量检测标准提供准确、可靠的有关数据。

3心墙区软土地基处理

由于软土的工程特性、心墙坝基可能产生以下问题：由于粘土强度低，使坝基产生局部塑性破坏。坝基出现较大的沉降和不均匀沉降，心墙出现纵横向裂缝、破坏心墙整体性。

心墙软土层内河道堵塞沉积、常有透镜体砂土夹层出现、对防渗不利。设计分别在心墙两侧各布置两排了连续式搅拌桩形成防渗体，其余部位采用桩距1.5m，桩深约24-30m的三角形布置形成复合桩基，提高地基强度减少沉降量。鉴于粘土心墙是挡水的关键建筑结构、要求心墙及地基各自应具有可靠的防渗特性，为确保心墙坝基防渗结构可靠性、并有利于与心墙连接，建议将心墙部位水泥连锁柱式搅拌桩防渗结构，改为技术可靠，施工简便、防渗效果可靠的砼防渗墙，作为心墙坝基的防渗墙防渗两岸与基岩连接、河床部位采用悬挂式、深度18m并且插入相对不透水层，墙厚0.6m、C10常规砼墙。墙顶设纯口，以适应不均匀沉降。为减少心墙地基沉降并协调两侧坝壳地基变形、心墙区同样需采用碎石桩加固地基，其布孔及施工参数类同坝壳地基碎石桩。根据软土性质及分布情况、建议研究将河床部位心墙建基面提高的可能性。为提高坝基稳定性，建议研究上、下游坝脚区增设反压平台的必要性。

4坝基加固处理方案

加固方法比选根据抗滑稳定性分析，坝体破坏主要原因是淤泥质土强度低，因此，提高坝体抗滑稳定性可从以下两个方面分析：提高淤泥质土抗滑能力，主要包括开挖换填淤泥质土、振冲碎石桩等。平衡滑动剪切力，主要包括压重坝脚等。砂土液化问题是本工程地基处理最关注的问题。制桩前冲孔情况表明，砂土层透水性好，砂层较不密实。碎石桩施工后，桩体起有效的隔断作用，再加上桩体本身的良好排水，可有效的消散地震引起的超静孔隙水压力，从而解决砂土液化问题。复合地基承载力值为质量检测的一个参照指标，与设计选取经验值有一定差异，考虑土石坝对地基适应能力强的特点，设计可通过加大置换率、基础预压、调整坝体尺寸等工程措施予以调整。坝基大面积施工和大坝设计调整以第三次试验桩检测成果为依据;坝基振冲处理后，桩间各土层在力学性质和空间分布上均有明显变化，砂性土振冲后强度有相当程度地提高，而淤泥、淤泥质软土受振冲扰动后导致强度下降，总体而言，影响幅度不大。由上分析，振冲处理后改善土体排水通道，加速软土排水固结，后期指标将有所提高。

5大坝设计调整

以第三批振冲试验成果参数,对大坝坝基砂土液化问题,大坝整体抗滑稳定等进行复核。复核结果表明,经振冲碎石桩处理后,大坝坝基砂土液化问题得到根本解决,但施工期大坝下游坡抗滑稳定尚不能满足规范要求，土石坝基面面积大,坝身具有一定适应变形的能力,应从调整大坝上部设计或加强地基来寻求解决办法。考虑本工程坝基进行了振冲处理,利用碎石桩体加速地基排水固结,可使大部分沉降在施工期内完成。由此,可结合坝脚镇压层填筑调整施工进度,使地基土强度的增长与坝体填筑高度的增长相适应,以保持地基稳定。

大坝坝基采用振冲置换法加固地基的机理是比较复杂的；许多工程实践证明，振冲不易使粘性土密实，也不液化，振冲器的振动一方面使碎石可望而不可桩密实，另一方面以碎石为介质传递振动桥压力，加大振动的影响范围，因此，在振动过程中，主要的作用是对土起振动桥压作用和振冲置换碎石作用，所以粘性软土中的碎石桩与桩间的相互作用组成复合地基，来承受上部荷载，地基处理后，承载力应满足上部垂直荷载。

6结语

随着社会经济的发展，水资源短缺问题日趋突出，更好地合理的利用水资源，某些水利工程有时需要在不良的地基上建设水利工程，但不良地基直接影响着施工安全，只有对其进行可靠的处理后，才能确保水利工程的质量。这里需要注意的是，各种处理方法都有其局限性，要根据具体工程综合考虑，优先选用适合于本工程具体条件、便于就地取材、技术上可靠、经济上合理、又能满足施工进度要求的基础处理方法。

参考文献

[1]史天波，陈文斌.高压摆喷灌浆技术在坝基防渗加固修复中的应用[J].山西水土保持科技，2017（2）：19-21，27.

[2]陈战龙.强夯在红山水库坝基加固处理中的应用[J].广西水利水电，2018（5）：33-34，38.