泄洪冲沙闸粉细砂基础处理

泄洪冲沙闸粉细砂基础处理
作者：陈俊喜赵鹏飞阎志勇
来源：《中国科技博览》2012年第16期
[摘要]：本文简要阐述了德日苏宝冷水库泄洪冲沙闸处理粉细沙层基础的方案比选、设计与检测，仅供类似工程参考。

[关键词]：泄洪冲沙闸粉细沙基础振冲碎石桩处理
中图分类号：C93-02 文献标识码：C 文章编号：1009-914X（2012）16- 0155-01
1.工程概况
德日苏宝冷水库位于内蒙古自治区赤峰市巴林右旗境内，是查干沐沦河干流唯一的骨干工程，水库控制流域面积8427.4km2，占全流域总面积的73.3%，水库的主要任务是生态保护、工业和灌区供水等综合利用。

枢纽建筑物包括主坝、副坝及水库尾水部位的防洪堤，主坝包括357.2m土工膜心墙堆石坝、103m泄洪冲沙闸（9孔）及48m混凝土重力坝（3段）。

水库总库容为0.988亿m3，水库为Ⅲ等工程，主要建筑物主坝、副坝等级均为3级。

水库按100年一遇洪水设计，设计洪水位为603.8m，2000年一遇洪水校核，校核洪水位（正常蓄水位）为604.60m，死水位598.0m。

泄洪冲沙闸总宽103m，溢流净宽72m，共9孔，单孔净宽8m，闸孔高度为3.6m，上部设钢筋混凝土胸墙挡水。

泄洪冲沙闸左侧为2孔一联，共4联，右侧为单孔1联。

闸底板顶高程590.0m，堰面采用平底宽顶堰，闸室段底板长度24m，底板厚2.0m。

中墩厚3m，共4个，缝墩厚3.5m，共4个，左右边墩厚2.5m。

闸室上游侧设交通桥，桥宽7.5m，交通桥下游侧设工作桥，桥面高程614.30m，工作桥宽6.5m，工作桥上设启闭机室，工作桥下在工作门槽两侧设检修桥，桥面高程607.70m，上游侧检修桥宽1.4m，下游侧检修桥宽1.5m。

泄洪冲沙闸基础最大压应力为243kPa，最小压应力为143kPa.
2. 基础地质情况
泄洪冲沙闸位于河道左岸的河漫滩上，上部为第四系冲洪积物，底部为侏罗系玛尼吐组安山岩、安山凝灰岩。

地层自上而下主要分为三层：
①层粉细砂：灰白色，呈松散～中密状态，为冲洪积物，厚度3.0～4.0m左右，主要矿物成分为长石及石英，主要分布于河床及河漫滩顶部。

粉细沙承载力标准值为100kPa。

②层砾砂：灰白色，松散～稍密，局部夹有粗砂、园砾、角砾、卵石等，粒径不均，最大粒径约20cm，磨圆度一般，埋深变化较大，左侧砂砾石层厚4.3m，右侧砂砾石厚度11.2m，同时中部埋深8m左右存在一层厚1.2 m厚的细砂层透镜体。

砾砂承载力标准值为350kPa。

③层安山岩：灰紫色，质地坚硬，具气孔、杏仁构造。

④地下水位位于地面以下0.5m。

3. 基础处理方案选择
⑴方案比选
基础处理的方法较多，本工程选择3种基础处理方案进行了比选，其使用条件比选如下：
换垫法：适用于各类软土地基，包括淤泥、淤泥质士、松散素填土、杂填土、已完成自重固结的吹填土等地基处理以及暗塘、暗洪、暗沟等浅层处理和低洼区域的填筑，处理深度一般控制在3m以内。

强夯法：适用于处理碎石士、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。

经过处理后的地基既提高了地基士的强度、又降低其压缩性，同时还能改善其抗振动液化的能力。

一般要求地下水位在夯击面以下2.0m，加固影响深度可达6～10m，加固强度可提高2～5倍。

振冲碎石桩：适用于不排水剪强度小于20kPa的粘性土、粉土、饱和黄土和人工填土等地基，加固的深度一般为4～14m。

⑵方案选择
由于本工程地下水位较高，在地面以下仅0.5m，并且粉细砂层较厚，最大厚度为4.0m，因此，泄洪冲沙闸粉细砂层基础处理选择振冲碎石桩方案。

4. 基础加固方案设计
根据基础岩面线埋深的特点（左浅右深），振冲碎石桩桩长分段设置，桩号0+56.5000～0+89.5000桩长为4m，桩号0+90.5000～0+116.5000桩长由4m过渡8m，桩号0+117.5000～0+171.500桩长为8m，振冲碎石桩成梅花型布置，纵向孔距为2.0m，横向孔距防渗墙上游侧为1.5m，下游为2m，振冲碎石桩直径为1.0m，梅花形布置，碎石桩布置至闸室轮廓线外2排。

要求处理范围内各地层桩间土的相对紧密度Dr>0.8，碎石桩桩身承载力大于800KPa。

为保证加固区各地层的相对密度，振冲桩应超过有效桩顶高程1.5m，当超高不足时，对余下部分进行碾压处理。

填料采用质地竖硬不易软化的的碎石、卵石等材料，强度大于40MPa，其含泥量≤5%，粒径在20～150mm。

振冲碎石桩采用功率为75kw以上的振冲器，升降振冲器机械可用起重机。

5. 施工工艺参数
按振冲碎石桩的技术要求，施工单位在施工现场进行了振冲试验，根据现场试验确定施工工艺参数。

其主要参数为：振冲器功率为120kw，水压为1.0MPa，水流流量为30m3/s，密实电流为100A，留振时间为50s，振冲段长为0.5m，振密程度以超过密实电流30A进行控制。

6. 质量检测要求
成桩15天后进行碎石桩质量检测，桩体承载力抽检率为桩数的2%，桩间土桩间土应进行现场原位测试，检测数量为5处。

7. 检测结果
桩体、桩间土的密实度均采用重型动力触探试验检测，在选择的两处桩体进行重型动力触探测试时，触探击数达到50击时，触探下沉距离仅为4cm、6cm，估算桩体承载力在1000KPa 以上，因此，对桩体不再检测，在桩间部位共布设5个孔进行检测。

参考文献：
[1]《地基处理手册（第三版）》，龚晓南，2008。