巖土工程師輔導資料：水泥土回填加固地基施工方法

　　一、工程概況及興建原因

　　安徽省無為大堤位于長江下游左岸安徽省巢湖市境內，上起無為縣果合興，下迄和縣方莊，全長124.2km，屬于長江Ⅰ級堤防。是巢湖流域的防洪屏障，保護面積4520km2，保護著無為、和縣、廬江、含山、肥東、肥西、舒城及合肥市、巢湖市等7縣2市的600多萬人口，427萬畝耕地及國家重要交通、電力、軍工等設施的防洪安全，在國民經(jīng)濟發(fā)展中占有極其重要的戰(zhàn)略地位。無為大堤于1765年初具雛形，1954年大水后，堤身普遍得到加高培厚，1982～1998年期間，又陸續(xù)進行了堤身加固、填塘固基、涵閘加固、護岸等加固工程，大堤堤身的防洪能力有所提高。1998年長江發(fā)生了全流域性特大洪水，暴露出無為大堤防洪能力仍然不足的矛盾，部分穿堤建筑物存在不同程度的結構整體性差、防洪標準不足、結構老化等隱患，嚴重影響無為大堤防洪安全。湯溝站閘位于無為大堤湯溝鎮(zhèn)附近，大堤樁號83+119處。該閘因建筑期限較早，混凝土碳化較為嚴重;箱涵過去設計流量較小，不能滿足現(xiàn)狀排泄洪流量要求;加之箱涵因上部堤身加高培厚重力影響，箱涵中部出現(xiàn)不均勻沉降，箱涵中部下沉達30cm多，箱涵伸縮縫多處出現(xiàn)嚴重錯位，錯位最大處現(xiàn)場實測達18cm，混凝土止水橡皮多處被扯裂，發(fā)生嚴重滲水，涵身兩側因水土流失已被淘空;下游護砌沖毀較為嚴重，該閘已基本失去防洪排澇能力。為消除該閘的防洪安全隱患，使該閘達到新的設計防洪標準，水利部天津水利水電勘測設計研究院受無為大堤長江河道管理局委托，于2001年9月編制完成了無為大堤九座穿堤建筑物加固工程初步設計文件。2002年2月，安徽省水利廳以皖水基[2002]87號文進行了批復，同意對該涵閘進行拆除重建。該閘加固部位主要為涵首、涵身及下游防沖護砌、堤身重建等。參建單位有：無為大堤長江河道管理局、長江委監(jiān)理中心無為大堤加固項目監(jiān)理站、水利部天津水利水電勘測設計研究院、安徽水利開發(fā)股份有限公司第三項目部、巢湖市水利工程質量監(jiān)督站等單位。

　　二、工程地質及設計成因

　　無為大堤湯溝站閘地基土層共分為四層，自上而下為：第一層，堤身人工填筑土，灰褐色，濕，呈可塑-硬塑狀，稍密實，層底面高程4.65-5.94m，層厚2.00-8.80m;第二層，粉質粘土，呈灰、灰褐色，濕，呈可塑-硬塑狀，層底高程2.07～3.74m，層厚一般1.00～3.30m;第三層，粉質粘土，灰色，軟塑-可塑狀，含螺殼，植物根莖，夾簿層粉細砂，層底面高程-21.13～-19.56m，層厚23.00-23.20m;第四層，粉細砂，灰色，飽和，稍密-中密，本層未揭穿。

　　根據(jù)工程地質條件，水利部天津水利水電勘測設計研究院原設計施工圖紙采用4：6碎石土進行地基加固處理?；娱_挖后，經(jīng)聯(lián)合驗收基槽后發(fā)現(xiàn)地基土質為粉質粘土夾粉細砂層，呈灰綠色，飽和狀，稍有擾動，呈軟塑流態(tài)。槽底開挖后高程：閘室段為4.78～5.08m，地下水位4.38m，表層土體局部已受輕微擾動。經(jīng)與各方共同研究，綜合以往軟基處理經(jīng)驗，該閘變更采用水泥土加固地基處理方法進行地基加固處理。設計圖紙明確了幾項施工技術標準，第一項：基礎開挖前應先降低地下水位高程。按照設計加固方案要求結合施工現(xiàn)場實際地質、地形、地下水位情況等因素，降水施工方案如下：

　　(1)在加固地基范圍以外布孔、打井，孔距3～5m，孔徑40cm，孔深2m.

　　(2)埋設水泥鎢砂管，管口高程低于建基面0.5m，挖設排水溝50×50cm，溝內鋪設塑料薄膜將井口連通。

　　(3)井內設置φ50潛水泵，每邊4臺，及時移位，排除積水，直至地下水降至建基面以下0.5m，專人排水并及時跟蹤監(jiān)測水位情況。第二項：基坑開挖應分層分段依次進行施工，層層下挖，避免原狀土受到擾動，并加強基坑排水。第三項：采用15%水泥土(重量比)，虛鋪厚度30cm，夯實。干密度不小于1.7t/m3，壓實度大于等于96%.

　　三、施工過程及質量控制

　　具體降水實施過程如下：

　　首先沿基坑兩側加固范圍1m以外鉆孔挖井，孔徑40cm，孔深2m，孔距5m，井口頂部低于建基面50cm，井口頂部設50cm高木模擋板將井口維護，防止塌方阻塞井口。井孔成型后，埋設水泥污砂涵管。為防止井底淤泥堵塞水泥污砂管，涵管底部及接頭處用水泥編織袋或土工布包裹，用鐵絲綁扎牢固，沉入井孔內。設置截水溝，寬50cm，深50cm，溝底低于建基面50cm，將井口連成相通排水體系。在井內設置水泵，及時排除井內積水。跟蹤檢查地下水位，直至低于建基面50cm.

　　建基面清基

　　挖除預留20～30cm保護土層，清除混凝土碎渣、淤泥等雜質土，至設計高程后，報請監(jiān)理部門及有關單位進行聯(lián)合驗收，并進行施工測量，檢查開挖后基槽底部高程是否滿足設計要求。施工時，為避免地基土體受到擾動，應采取倒施工法，已擾動土必須清除干凈。開挖過程中及時采取有效措施保證開挖邊坡的穩(wěn)定性，如坡度設計、打樁設置擋板臨時支護等措施。

　　水泥土加固施工過程

　　1、拌制水泥土：按土重量的15%摻入PS32.5水泥(土為粘性土或粉質粘土，土重按1.5t/m3計算，水泥摻用量為0.225t/m3土)，拌制機械采用1m3挖掘機，位于堤身減壓平臺處，因原堤身填筑土含水率適中，就地挖取堤身上部粘性土及粉質粘土，利用自由落體原理，下落攪拌高度大于5m.反復開挖、拌和均勻。大顆粒土人工輔助粉碎，保證最大顆粒土粒徑小于5cm.

　　2、水泥土運輸：利用挖掘機開挖，放入施工場內，人工配合雙膠輪車運輸，人工攤鋪回填。

　　3、水泥土夯實：采用人工及機械兩種方法相互配合進行夯實。第一層土因含水率呈飽和狀，采用人工輕夯，避免擾動下層地基。虛鋪土層厚度20cm，第一層土體固結后，加強覆蓋撒水保溫養(yǎng)護1天。第二層仍為人工輕夯，虛鋪土層厚度20cm，加強覆蓋撒水保溫養(yǎng)護1天。第三層重夯采用蛙式打夯機夯實，分層厚度30cm;夯實遍數(shù)應通過現(xiàn)場試驗確定，一般不少于6～8遍，同時嚴格控制夯擊遍數(shù)，避免過夯使已壓實土體破壞。

　　水泥土施工質量控制：

　　(1)施工中嚴格控制土的含水率，以18～20%為宜，對局部出現(xiàn)的彈簧土，及時清除。

　　(2)回填應分段依次施工，按一定的順序保持均衡上升。層段間回填土接縫處應削成坡狀或齒坎狀，坡度不陡于1：3，并對接縫處加強夯實，保證混合土壓實度。

　　(3)施工溫度較低時應采取保護措施，加強覆蓋保溫，防止霜凍破壞土體結構;同時對已填筑完成的水泥土應灑水覆蓋保溫養(yǎng)護。

　　(4)填筑過程中，測量工作應同步進行，隨時檢查控制填土面高程及填土厚度;對水泥土層與層之間結合部處理要符合規(guī)范規(guī)定，土面過光時要采取人工刨毛處理，保證層間結合牢固。

　　(5)水泥土壓實指標：干密度≥1.7t/m3，壓實度≥96%.每層土填筑完成后，進行土工試驗，檢測土的干密度，計算土的壓實度，符合設計要求并經(jīng)監(jiān)理工程師簽字確認后，進行上層土回填。

　　(6)回填土應超出加固區(qū)以外每側不少于50cm.對邊角處機械無法夯實到位的地方，應采用人工夯實密實。

　　(7)回填土結束后頂面應高于設計高程10～20cm，采用人工帶線整平至設計高程并經(jīng)驗收后澆筑混凝土墊層。

　　(8)施工時注意協(xié)調回填土與其他工序之間的施工順序與施工銜接，如避雷接地極與母線的埋設、焊接應在水泥土回填之前進行施工。

　　四、質量驗收及加固效果評價

　　無為大堤湯溝站閘箱涵地基加固水泥土施工結束后，參建各方聯(lián)合對水泥土施工質量進行驗收，現(xiàn)場隨機抽測土樣經(jīng)檢測部門復測，全部達到設計規(guī)定技術參數(shù)。水泥土加固施工質量經(jīng)聯(lián)合驗收組一次驗收通過。設計單位代表對加固效果進行評估后認為該水泥土施工質量達到設計指標要求，加固后水泥土地基能夠作為有效持力層。

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