南水北调工程漳古段永年县段湿陷性黄土强夯处理

张福泉

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

1 工程概况

南水北调中线干线工程漳河北至古运河南段，以冀豫交界处的漳河北为起点，到达石家庄市区的古运河南，全长238 km。该标段为其中的永年县段，位于河北省永年县，为永年县段设计单元。桩号为 61+168～79+360(其中 76+607～77+537为河渡槽段，另外单独成标)，全长17.262 km，共布置左排建筑物11个。

该段总干渠位于太行山东麓与华北平原的接壤地带，渠段通过平原、岗地、丘陵地貌单元，以平原和丘陵为主。地层成因上为冲洪积、湖积交替带。地下水埋藏深度一般在地表8 m以下。

1）桩号 66+850～68+000 段，上部为 Q33黄土状壤土，厚度2.0～4.7 m，分布于地表，底面高程75.1～84.4 m，其下Q1粘土、壤土，夹粉砂透镜体，揭露厚度13.3 m。

2）桩号 68+000～69+700 段，上部为 Q33黄土状壤土，厚度8.3～16.8 m，分布于地表，底面高程67.4～74.1 m，即自地表至渠底以下5 m均为黄土状壤土。

3）桩号 69+700～70+347 段，为 Q33黄土状壤土，厚度 3.8～9.5 m，底面高程 81.6～85.5 m，其下为Q1砾砂，厚度2.0～4.5 m。Q33黄土状壤土湿陷系数δs=0～0.094，局部具轻微～中等湿陷性。

设计方案对渠道及建筑物地基中的湿陷性黄土进行强夯处理，设计参数初选为：

1）渠道地基处理深度6～7 m，点夯夯击能3000 kN·m，点夯2遍，夯点的夯击次数按现场试夯得到的夯击击数和夯沉量关系曲线确定，并应满足最后两击的夯沉量不大于200 mm，夯坑周围不发生过大隆起。低能量夯击1遍，要求处理后的地基消除湿陷性。

2）建筑物地基基础以下处理深度4.5～8 m，点夯夯击能4000 kN·m，点夯3遍，低能量满夯2遍。要求处理后的地基消除湿陷性，而且地基承载力不低于200 kPa，压缩模量不低于18 MPa。

该文仅以渠道强夯为例进行简述。

2 强夯试验

根据设计要求，为保证强夯施工质量，并合理选择夯锤重量、落距等参数，施工中分：进行强夯试验（由于试验区在渠道内，因此该试验与生产相结合，也为生产性试验）；进行强夯施工。

1）选择了4个试验区，即渠道桩号68+786-68+876区间为A试验区；渠道桩号69+366-69+466区间分别为B试验区（渠道右侧）和C试验区（渠道左侧）；渠道桩号69+667-69+757区间为D试验区。以上各试验区的详细位置及面积结合现场情况确定，试夯区面积不小于400 m2。

2）夯前检测。夯前检测室内土工试验指标：天然含水量、天然密度、比重、饱和度、天然孔隙比、液限、塑限、塑性指数、压缩系数、压缩模量、抗剪强度、湿陷系数、渗透系数、颗粒组成百分比。

3）施工机械及配套设备。32 t履带式起重机1台，50 t履带式起重机3台，推土机1台，夯锤若干。夯锤参数如表1所示。

4）试夯方案。

a）A试验区。夯击能3000 kN·m点夯，选用3号锤锤重18.6 t，落距不少于16.2 m，主夯点间距4.7 m×4.7 m，正方形布置，单点击数7～10击。再进行下一个点依此类推完成主夯点施工。然后推平夯坑，待间隔规定时间后，进行次夯施工。次夯点布置在主夯点正方形中间。以同样的方式和施工参数完成次夯点的施工。推平夯坑后用夯击能1000 kN·m满夯，满夯选用2号锤锤重14 t，落距不少于7.2 m，压1/3夯锤的满夯一遍，该试验区完成。

表1 试夯夯锤参数

b）B试验区。夯击能3000 kN·m点夯，选用4号锤锤重19.5 t，落距不少于15.4 m，主次夯点间距4.6 m×4.6 m，正方形布置。满夯选用1号锤锤重10 t，落距不少于10 m，其他参数和工艺过程同A试验区。

c）C试验区。夯击能3000 kN·m点夯，选用5号锤锤重22 t，落距不少于13.7 m，主次夯点间距5 m×5 m，正方形布置。满夯选用2号锤锤重10 t，落距不少于10 m，其他参数和工艺过程同A试验区。

d）D试验区。夯击能3000 kN·m点夯，选用6号锤锤重21 t，落距不少于14.3 m，主次夯点间距5 m×5 m，正方形布置。满夯选用2号锤锤重14 t，落距不少于7.2 m，其他参数和工艺过程同A试验区。

5）现场试夯。于7月25日—8月13日进行了现场强夯试验，试夯过程中，为确保试夯质量，夯点结束标准采用了规范的要求：即最后两次夯击夯沉量不大于50 mm。

6）夯后检测。强夯现场试验完成后，于9月15日—25日，对强夯区分层取样检测，检测结果表明，强夯后7 m的深度范围内湿陷性黄土湿陷系数0.001～0.014，均小于0.015的界限值，依据GB50025-2004《湿陷性黄土地区建筑规范》有关规定，该土层已不具有湿陷性。因此，试验达到了预期目的。

3 强夯施工

根据试验，强夯施工选用的技术参数，见表2。

表2 强夯施工参数选择

按照表2参数进行了强夯施工，强夯后，按照规定，进行了取样检测，共取样962件，结果表明，强夯处理后，湿陷性黄土的湿陷系数0.001～0.014，均小于0.015的界限值，消除了湿陷性，满足规范要求。

4 问题探讨

1）两遍夯击的间隔时间。为了确定合理的间隔时间，施工中，选择了间隔 14，7，3～4 d 进行对比，结果显示3种时间间隔下，第二遍夯击夯沉量基本相同，即超静孔隙水压力已消散完成，这和渗透系数指标是吻合的，因此选择了间隔时间为3～4 d。最终检测结果表明，所选择的时间间隔满足超静孔隙水压力消散的要求。

2）夯击震动影响。为保护距夯点最近150 m的建筑物，强夯试验时在测区内布置了监测点分别为150，50，15 m，检测震动波速。监测数据显示，距夯点10 m时质点水平最大震速为6.69 mm/s，质点垂直最大震速为10.45 mm/s，50 m时质点水平最大震速为4.57 mm/s，质点垂直最大震速为4.29 mm/s，150 m时未检测到震动。因此，该夯击能下对150 m以外的建筑物基本无影响。

5 结语

强夯试验、强夯施工后的检测结果说明，对该段渠基存在的湿陷性黄土进行强夯处理达到了消除湿陷性的目的，按照试验选定的夯锤重、夯锤外形、落距、夯点夯击次数、夯击遍数、夯点间距等技术参数进行施工满足了设计及规范要求，可以作为类似工程施工的参考。

［1］GB50025-2004，湿陷性黄土地区建筑规范［R］.

［2］JGJ79-2002,建筑地基处理技术规范［R］.