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某渠道工程濕陷性黃土基礎(chǔ)處理技術(shù)

文檔作者：劉雪峰，程文香，王軍輝文檔來(lái)源：武警水電第二總隊(duì)第五支隊(duì)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年11月01日
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上一篇：某商業(yè)樓深基坑工程監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析

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32
施工技術(shù)
CONSTRUCTl0N TECHNOLOGY
2013年6月下
第42卷第12期
DOI：10．7672／sgjs2013120032
某渠道工程濕陷性黃土基礎(chǔ)處理技術(shù)
劉雪峰，程文香，王軍輝
(武警水電第二總隊(duì)第五支隊(duì)，江蘇常州213135)
[摘要]南水北調(diào)某施工標(biāo)段全長(zhǎng)14km，含明渠13km，其中分布濕陷性黃土渠段6．6km。依據(jù)不同渠段濕陷性大
小及其周邊環(huán)境差異，分別采取強(qiáng)夯、重夯、土擠密樁以及擴(kuò)挖換填等恰當(dāng)?shù)墓こ檀胧┖笥行У叵饲鶟裣?
性。對(duì)該工程基礎(chǔ)處理方法進(jìn)行了背景分析與技術(shù)總結(jié)。
[關(guān)鍵詞]基礎(chǔ)；濕陷性黃土；處理
[中圖分類號(hào)]Tu753 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A [文章編號(hào)]1002—8498(2013)12．0032_04
Treatment for Collapsibmty Loess Ground in Some Channel Engineering
Liu Xuefeng，Cheng Wenxiang，Wang Junhui
(Ⅳo．5 DetⅡc^ment，Ⅳ0．2三哆dropo塒er—F0rce∥A，med PoZice，C_j18ng娩ou，_，i口凡l弘u 2 13 1 35，C^ino)
Abstract：One construction segment of South-to-North water transfer project is 14km in length，in which
the length of open channel is 13km with 6．6km-length coUapsible 10ess channel． Based on diⅡ奄rence of
coUapsibility and surrounding environment， some treatment measures are used to eliminate collapsibility
of channel foundation such as dynamic compaction， heavy rammer， soil compaction pile and enlarge dig
in to fiU in． This paper analyzes and summarizes the ground treatment method．
Key words：foundations；collapsibility loess；treatment
1 工程概況
南水北調(diào)中線干線某施工標(biāo)段全長(zhǎng)14km，其中
明渠13km，渠道為梯形斷面，渠底寬14．5～19m，渠
道內(nèi)坡1：2．0～1：2．75，縱比降1／28 000，采用渠坡
厚10cm，渠底厚8cm的混凝土襯砌，需進(jìn)行基礎(chǔ)處
理的濕陷性黃土渠段面積44萬(wàn)m2，劃分為13個(gè)設(shè)
計(jì)段，長(zhǎng)6．6km，占明渠總長(zhǎng)的51％。濕陷性中等
以上的9個(gè)設(shè)計(jì)段，共5．54km，采用強(qiáng)夯法處理，濕
陷性輕微的1個(gè)設(shè)計(jì)段，共0．31km，采用重夯法處
理，距離村鎮(zhèn)較近的3個(gè)設(shè)計(jì)段，共0．78km，采用土
擠密樁處理。為節(jié)約工程投資，基礎(chǔ)處理遵循以下
原則：①重夯僅處理渠坡范圍；②高填方渠段的強(qiáng)
夯，渠坡和渠底全斷面處理；③填方<4m渠段的強(qiáng)
夯僅處理渠坡。
渠道濕陷性黃土渠段基礎(chǔ)處理典型斷面及強(qiáng)
重夯夯點(diǎn)、土擠密樁樁位布孔如圖1所示。
2加固機(jī)理
濕陷性黃土的垂直大孔性、松散多孔結(jié)構(gòu)和遇
水即降低或消失的土顆粒問(wèn)的加固黏聚力，是發(fā)生
[作者簡(jiǎn)介]劉雪峰，工程師，E—mail：butterfly200015@163．com
[收稿日期]2013．02·26
濕陷的兩個(gè)內(nèi)部因素，而壓力和水是外部條件。地
基處理的目的則是改善土的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，減小土的
滲水性、壓縮性，消除其濕陷性。
3 技術(shù)要求
3．1 強(qiáng)夯
處理范圍超出渠道外坡腳線3m，分3遍完成，
前2遍為點(diǎn)夯，第3遍滿堂夯，每遍10擊；前2遍夯
擊能2 000kN·m，錘重20t，錘底面直徑2．5m，夯點(diǎn)
間距6．5m，落距10m，第1遍夯點(diǎn)正三角形布置，第
2遍夯點(diǎn)在第l遍夯點(diǎn)之間布置，第3遍夯擊能
800kN·m，夯錘落距降低至4～6m。
3．2 重夯
單擊夯擊能270kN·m，錘重3t，錘底面直徑
1．4m，處理范圍超出渠道外坡腳線2m；一夯挨一夯
布置，夯擊3遍，累計(jì)夯擊12次。
3．3 土擠密樁
沉管成孔，等邊三角形布置，樁長(zhǎng)7．5m，樁徑
0．4m，樁中心距1．3m，處理范圍超出渠道外坡腳線
2m；樁內(nèi)回填土的壓實(shí)系數(shù)≥O．97，樁間土的最小
擠密系數(shù)≥0．88，施工時(shí)由外向內(nèi)順序成樁。
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
劉雪峰等：某渠道?1：程濕陷性黃土基礎(chǔ)處理技術(shù)
保護(hù)圍欄。林帶撼磊弒j6林帶
重粉
a濕陷性渠段強(qiáng)夯處理典型斷面
b土擠密樁處理典型斷面
c強(qiáng)夯布孔d重夯布孑L e樁位布置
圖l濕陷性黃土渠段基礎(chǔ)處理
Fig．1 FOundation treatInent lbr coUapsibmty loess cha曲eI
4施工背景及技術(shù)難點(diǎn)
4．1施工方案調(diào)整
2009年8月中旬開(kāi)始生產(chǎn)性試驗(yàn)，2009年12
月中旬第l，2遍強(qiáng)夯完成，2010年1月底強(qiáng)、重夯
處理全部完成。施工前對(duì)擬處理渠段的黃土濕陷
系數(shù)復(fù)查后發(fā)現(xiàn)多為輕微至中等濕陷性，濕陷深度
2—6．5m。強(qiáng)夯第2遍完成后經(jīng)抽樣檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)絕
大多數(shù)渠段濕陷性已消除，鑒于強(qiáng)夯第3遍夯擊能
較小、影響深度較淺，且其目的主要是整平前2遍夯
擊后的基礎(chǔ)面，為合理優(yōu)化施工，經(jīng)與參建各方協(xié)
商后將強(qiáng)夯第3遍滿堂夯方案改為沖擊壓實(shí)機(jī)沖壓
方案，按照調(diào)整方案處理后的渠基不僅滿足濕陷性
檢測(cè)要求，還節(jié)約了工期和成本，且此調(diào)整方案在
重夯施工中也獲得了成功。
調(diào)整后的施工順序如下：場(chǎng)地平整一夯前取樣
檢測(cè)_÷測(cè)放第1遍夯點(diǎn)-+第1遍強(qiáng)夯施工一間歇
21d_+場(chǎng)地平整_÷測(cè)放第2遍夯點(diǎn)_+第2遍強(qiáng)夯施
工一場(chǎng)地平整-+夯后間歇14d—+6830型沖擊壓實(shí)機(jī)
沖壓20遍。
4．1．1強(qiáng)夯(第1，2遍)
施工前選擇≥400m2有代表性渠段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)生
產(chǎn)性試驗(yàn)，在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)挖日=3m深的豎井探坑2
個(gè)，試驗(yàn)區(qū)外挖日=5m深的豎井探坑1個(gè)，進(jìn)行地
質(zhì)情況核對(duì)并取樣檢測(cè)了黃土干密度、含水率及濕
陷系數(shù)。試驗(yàn)區(qū)第l遍夯擊時(shí)全部21個(gè)夯點(diǎn)中有
16個(gè)夯點(diǎn)出現(xiàn)夯擊擊數(shù)超過(guò)10擊后仍不滿足“最
后2擊的平均夯沉量≤50mm”收錘標(biāo)準(zhǔn)，有5個(gè)夯
點(diǎn)未達(dá)10擊就出現(xiàn)起錘困難現(xiàn)象。針對(duì)上述問(wèn)題，
參建各方召開(kāi)專題會(huì)議研究后明確該問(wèn)題的處理
意見(jiàn)：對(duì)于最后2擊平均夯沉量>50mm的夯點(diǎn)要
求每遍夯擊次數(shù)增加至12擊，針對(duì)夯坑過(guò)深引起的
起錘困難問(wèn)題，通過(guò)在夯坑內(nèi)填筑碎石的辦法解
決。按照上述辦法，經(jīng)過(guò)2遍夯擊后檢測(cè)試驗(yàn)段土
體各項(xiàng)指標(biāo)為：濕陷系數(shù)最高值0．014，最低值o；濕
密度最大值2．079／cm3，最小值1．869／cm3；含水率
最大值27．4％，最小值16．9％；干密度最大值
1．779／cm3，最小值1．469／cm3。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在
經(jīng)過(guò)2遍夯擊后檢測(cè)部位強(qiáng)夯處理深度內(nèi)黃土濕陷
性完全消除，且在強(qiáng)夯施工過(guò)程中夯坑周圍地面未
發(fā)生過(guò)大的隆起。觀測(cè)記錄數(shù)據(jù)能有效反映夯擊
效果：第1遍夯擊時(shí)各夯點(diǎn)最大夯沉量196cm，平均
夯沉量為155cm；第2遍夯擊時(shí)各夯點(diǎn)最大夯沉量
145cm，平均夯沉量為114cm。經(jīng)過(guò)2遍夯擊后，夯
坑的夯沉量大、土體壓縮效果明顯，達(dá)到了預(yù)期
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
施工技術(shù)第42卷
效果。
質(zhì)量控制要點(diǎn)：①嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)夯擊范圍、夯
擊能、夯點(diǎn)布置規(guī)格和試驗(yàn)確定的每遍夯擊次數(shù)施
夯；②每遍夯擊的間隔期不少于2周；③為避免陷錘
或出現(xiàn)橡皮土，原則上汛期雨后不施工。
施工中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：①開(kāi)工前的實(shí)地復(fù)
勘，查明場(chǎng)地條件，核對(duì)地質(zhì)變化，復(fù)查土體的含水
率、孑L隙比以及濕陷性等級(jí)等；②檢查夯錘質(zhì)量和
吊高，以確保夯擊能滿足設(shè)計(jì)要求；③土體含水率
和孔隙比汛期變化大，大面積施工要避開(kāi)雨季；④
為減小強(qiáng)夯施工振動(dòng)效應(yīng)，防范安全事故，開(kāi)工前
在施工區(qū)域外圍開(kāi)挖2m深的減振溝，并拉設(shè)警戒
線予以圍閉。
4．1．2重夯及強(qiáng)夯第3遍
重夯設(shè)計(jì)要求濕陷處理影響深度為3m，強(qiáng)夯第
3遍設(shè)計(jì)要求為滿堂布置低能量夯擊，主要目的是
消除表層黃土的濕陷性及平整場(chǎng)地。鑒于重夯及
強(qiáng)夯第3遍夯擊能較小、影響深度較淺，且該工程渠
基多數(shù)為輕微濕陷性或中等濕陷性，加之前2遍夯
擊完成后經(jīng)檢測(cè)黃土狀渠基的濕陷性已基本消除
等有利條件，項(xiàng)目部借鑒了鐵路、建筑基礎(chǔ)處理的
一些施工經(jīng)驗(yàn)，采用振動(dòng)沖擊碾沖壓方案替代強(qiáng)夯
第3遍及重夯低能量滿堂夯方案，試驗(yàn)參數(shù)如下：①
設(shè)備參數(shù)6830型沖擊壓實(shí)機(jī)，壓實(shí)寬度2×
900mm，外形尺寸：長(zhǎng)4 604mm，寬2 960mm，高
2 170mm，工作質(zhì)量16．2t，沖擊荷載3 500kN，沖擊
能30kJ，壓實(shí)影響深度5m。②施工參數(shù)行走速度
10～15km／h，沖壓遍數(shù)初定12遍、16遍和20遍
3種。
為了驗(yàn)證沖擊壓實(shí)機(jī)的影響深度≥3m，選擇強(qiáng)
夯第2遍完成的某區(qū)域做沖壓試驗(yàn)區(qū)，并于沖壓結(jié)
束7d后自地面以下3m深開(kāi)始取樣檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果
及與強(qiáng)夯第2遍對(duì)比情況如表1所示。
表1 沖壓前后黃土狀渠基濕陷性對(duì)比
Table 1 CoUapsibnity coⅡtrast fbr Ioess channeI
befbre and alter stanIping
沖壓后的取樣檢測(cè)數(shù)據(jù)表明6830型沖擊壓實(shí)
機(jī)處理濕陷性黃土的影響深度≥3m，且經(jīng)沖擊壓實(shí)
機(jī)碾壓后土體干密度增大，濕陷系數(shù)減小，壓實(shí)處
理效果明顯。為保險(xiǎn)起見(jiàn)，最終確定了如下參數(shù)：
沖擊荷載3 500kN，每遍采用來(lái)回錯(cuò)輪方式均勻沖
壓，輪跡之間不重疊，行走速度控制在10km／h左
右，沖壓遍數(shù)20遍。
強(qiáng)重夯渠段基礎(chǔ)處理完工后經(jīng)取樣檢測(cè)，黃土
狀渠基的濕陷性均已消除，工程質(zhì)量為優(yōu)良。
4．2土擠密樁
為減小振動(dòng)擾民，在靠近鮑屯、劉河和漫流3個(gè)
村莊的濕陷性黃土渠段采用沖擊能較小的土擠密
樁工藝。土樁施工采用成孔與夯填為同一型號(hào)的
wG3型液壓柱式懸臂式夯擴(kuò)擠密樁機(jī)，樁錘錘徑
0．5m，錘重3．5t，夯錘最大落距14m，錘長(zhǎng)5．0m，起
升速度0．5m／s。相鄰渠段基礎(chǔ)處理方式不同時(shí)，先
進(jìn)行強(qiáng)夯、重夯處理，再進(jìn)行土擠密樁施工。
施工中遇到的主要問(wèn)題：①雨雪天氣造成部分
樁孔底部出現(xiàn)頸縮、回淤現(xiàn)象；②劉河北側(cè)渠段因
村民阻止未能繼續(xù)按設(shè)計(jì)施工；③漫流段因渠道上
方分布有高壓線，土樁施工不安全。
下面分素土樁、灰土樁以及土樁變更為換填等
分別敘述。
1)素土擠密樁
2009．10—28開(kāi)始試樁，試樁過(guò)程常有起錘困難
現(xiàn)象發(fā)生，采取適量加水濕潤(rùn)錘壁后得以緩解。夯
填試驗(yàn)首先采取“每次回填厚度為20—30cm，夯錘
吊高2．5m，每層夯5擊”進(jìn)行試驗(yàn)，施工時(shí)發(fā)現(xiàn)夯填
過(guò)程中地面有明顯隆起，且樁孔周邊土體開(kāi)裂。根
據(jù)試樁反饋的情況，及時(shí)對(duì)夯填分層層厚、吊高、擊
次進(jìn)行了調(diào)整。在擬定的2個(gè)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)分別選取以
下2種試驗(yàn)參數(shù)(見(jiàn)表2)進(jìn)行施工參數(shù)的比選。
表2 土擠密樁試驗(yàn)施工參數(shù)
Table 2 SoiI compaction piIe test construction
parameters
成樁7d后現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行樁內(nèi)和樁間取樣隨機(jī)抽樣
檢查，并按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求對(duì)土樣進(jìn)行常規(guī)黃土
濕陷試驗(yàn)、擊實(shí)試驗(yàn)和常規(guī)土工試驗(yàn)后最終確定土
擠密樁施工參數(shù)：“每層填料松鋪90cm、每層夯擊3
次、填料前底夯3次、吊高5m”。
2)灰土擠密樁
2009年11月中旬施工區(qū)域所在地普降暴雪，
暴雪后土樁恢復(fù)施工時(shí)發(fā)現(xiàn)部分樁孔底部出現(xiàn)頸
縮、回淤現(xiàn)象。經(jīng)試驗(yàn)室取樣檢測(cè)出現(xiàn)頸縮、回淤
的區(qū)域土體含水率較高。為解決此問(wèn)題，2010年1
月1日召開(kāi)現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)會(huì)，明確針對(duì)土擠密樁施工中
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
劉雪峰等：某渠道工程濕陷性黃土基礎(chǔ)處理技術(shù)35
出現(xiàn)的頸縮、回淤問(wèn)題可通過(guò)在其素土填料中摻加
適量石灰攪拌均勻后進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)。夯填試驗(yàn)
采取“每次回填厚度9cm，夯錘吊高5m(或6m)，每
層夯2擊，灰土比2：8(或3：7)”參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，試
驗(yàn)區(qū)試驗(yàn)參數(shù)如表3所示。
表3石灰土擠密樁試驗(yàn)參數(shù)
Table 3 Lime son compaction piIe test parameters
灰土樁試驗(yàn)1區(qū)于2010年1月25至26日完
成，試驗(yàn)2區(qū)于2010年1月20至21日完成，試驗(yàn)3
區(qū)于2010年1月18至19日完成。摻入石灰后樁
孔的頸縮、回淤現(xiàn)象有明顯改善，且施工完成后經(jīng)
取樣檢測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了黃土濕
陷性消除的目的。
3)土樁改擴(kuò)挖換填
160+290—160+350劉河北側(cè)渠段土擠密樁
施工因當(dāng)?shù)卮迕褡柚苟啻螀f(xié)調(diào)無(wú)果，未能繼續(xù)施
工，后經(jīng)參建各方研究將其調(diào)整為擴(kuò)挖換填；167+
050—167+270漫流渠段土擠密樁處理區(qū)域上方有
2條高壓線穿越，且凈空不滿足土樁施工要求，經(jīng)參
建各方研究后，出于安全考慮也調(diào)整為擴(kuò)挖換填。
換填深度6．5m，換填范圍不小于濕陷性黃土設(shè)
計(jì)處理范圍。主要參數(shù)：換填區(qū)域與非換填區(qū)域以
l：3坡比銜接，換填料源選取非膨脹性重粉質(zhì)壤土，
碾壓施工參數(shù)同總干渠渠堤。換填后經(jīng)取樣檢測(cè)
各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了黃土濕陷性消除
的目的。
5經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)
1)經(jīng)濟(jì)性方面同等條件下強(qiáng)重夯投資最小，
可首選強(qiáng)重夯；土擠密樁造價(jià)稍高；擴(kuò)挖換填在棄
料、取料方便且換填深度較淺的情況下亦可作為考
慮項(xiàng)。
2)適用性方面強(qiáng)夯和土擠密樁兩種工藝均
不適宜在居民區(qū)附近及既有基建設(shè)施附近使用，也
不適宜在雨雪季節(jié)及土壤含水率高的區(qū)域施工，且
對(duì)施工區(qū)上方均有較嚴(yán)格的凈空要求；相比之下，
擴(kuò)挖換填適應(yīng)面廣，適用性更強(qiáng)，但前提是施工區(qū)
附近棄土、取土便利，且基礎(chǔ)處理深度適中。
3)工期方面同等條件下土擠密樁造孔和夯
填可一氣呵成，在確保資源投入的情況下其進(jìn)度最
快，可首選土擠密樁；擴(kuò)挖換填因回填時(shí)需分層碾
壓，在換填深度較大時(shí)相比次之；強(qiáng)重夯則因其夯
擊遍數(shù)多且每遍之間的間隔期2～3周，施工周期較
長(zhǎng)，為非建議選項(xiàng)。
4)安全性方面擴(kuò)挖換填相比其他兩種工藝
最為安全；土擠密樁因樁徑較大、樁孔較深，且靠近
渠道中央?yún)^(qū)域樁孔造孔后僅夯填靠近底部的4m，上
部有3．5m的空孔，存在墜落隱患；強(qiáng)重夯因夯擊次
數(shù)多且重錘頻繁起降、脫鉤以及起重機(jī)的拆裝、移
位等，其安全風(fēng)險(xiǎn)最大。
6 結(jié)語(yǔ)
本文所列舉的幾種濕陷性黃土基礎(chǔ)處理方法
近年來(lái)在水利、交通、市政等行業(yè)已被廣泛使用，技
術(shù)相對(duì)成熟?，F(xiàn)實(shí)中設(shè)計(jì)和施工方案比選的關(guān)鍵
是緊密結(jié)合自身工程實(shí)際建設(shè)環(huán)境、建設(shè)工期、工
藝環(huán)境、氣候條件及濕陷性黃土層厚度、濕陷程度
等具體情況來(lái)確定科學(xué)合理的處理措施。
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『J1．巖土工程界，2009(5)：56．59．
國(guó)內(nèi)首座格構(gòu)式鋼塔懸索橋完成主橋橫梁吊裝
日前，由中建鋼結(jié)構(gòu)有限公司負(fù)責(zé)鋼結(jié)構(gòu)工程
制作、安裝的中國(guó)跨度最大的自錨式懸索橋——武
漢江漢六橋項(xiàng)目完成了漢口側(cè)主塔兩片鋼橫梁的
吊裝，與漢陽(yáng)側(cè)鋼塔形成“南北呼應(yīng)”之勢(shì)。至此，
由中國(guó)建筑承建的國(guó)內(nèi)首座格構(gòu)式鋼塔懸索橋主
塔鋼結(jié)構(gòu)部分已基本施工完畢。
江漢六橋塔頂鋼橫梁為連接于東西兩側(cè)鋼塔
柱的桁架結(jié)構(gòu)，梁長(zhǎng)32m，寬5m，高10m，重約80t，
是穩(wěn)固兩側(cè)鋼塔柱不可或缺的載體。由于單榀片
梁的柔性較大，采用傳統(tǒng)的吊裝方法已不能滿足現(xiàn)
有的吊裝需求，項(xiàng)目部為確保橫梁安裝的精度和質(zhì)
量，在國(guó)內(nèi)“雙機(jī)抬吊技術(shù)”的基礎(chǔ)上大膽創(chuàng)新采用
“四機(jī)抬吊技術(shù)”，為橫梁的精確定位保駕護(hù)航，成
為本次施工最大亮點(diǎn)。江漢六橋?yàn)槲錆h市第一座
自錨式懸索橋、首座雙塔雙面斜拉橋，外觀設(shè)計(jì)具
有濃厚的歐式風(fēng)格，橋梁主色調(diào)為“淡普魯士藍(lán)”，
被譽(yù)為“漢江上最美橋梁”。
(摘自《建筑時(shí)報(bào)》2013m6—13)

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