振冲加固技术在赤石迳水库地基处理中的应用_余尚兴.pdf
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1、 154 2022 年 第 12 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.12.2022 (第 50 卷)Heilongjiang Hydraulic Science and Technology (Total No.50)振冲加固技术在赤石迳水库地基处理中的应用 余尚兴(韶关市水利水电勘测设计咨询有限公司,广东 韶关 512000)摘 要:在水工建筑设计施工中,基础处理加固是需要解决的核心问题之一,如果基础的处理不到位,建筑整体的稳定性和可靠性会受到很大影响。从振冲加固技术的作用机理出发,结合赤石迳水库的实际情况,对振冲加固技术在地基处理中的应用进行了探讨。结果显示,在经过加固处理后,地基的稳
2、定性和承载能力得到了显著提升,能够很好地满足工程地基的设计需求。关键词:水工建筑物;水库;地基处理;振冲加固技术 中图分类号:TV551.4 文献标识码:B文章编号:1007-7596(2022)12-0154-04 收稿日期 2022-11-18 作者简介 余尚兴(1 9 9 1-),男,广东韶关人,工程师。0 前 言水工建筑的主要功能是承载水力,保护水资源,在水利工程建设、农业灌溉等方面发挥着非常重要的作用。水工建筑物的基础直接决定了建筑的稳定性和安全性,需要严格依照相关标准和规范进行设计和加固。对比常规建筑地基,水工建筑地基在要求具备良好稳定性和承载能力的同时,也必须具备较强的防渗性能,
3、这样才能适用环境要求,保障建筑的安全性。1 赤石迳水库概况赤石迳水库位于广东省韶关市仁化县西部,距仁化县城 9 公里,为已建的中型水库枢纽工程,总库容 1487 万 m3。坝址以上集雨面积 14.05 km2,全流域面积 138.05 km2。水库四面群山环抱林木茂盛、植被良好,是仁化县主要的灌溉工程之一。赤石迳水库建于 1958 年 5 月,当时兴建的主要工功能以灌溉为主、兼顾防洪。水库建成后为仁化县董塘、丹霞、仁化三镇 1567hm2农田提供灌溉用水,为农业生产打下了良好的基础。1973 年为解决水库管理经费来源,在坝后建成二级电站,总装机 920kW,由于水量不足效益较差。1974 年,
4、赤石迳水库上游建成集雨面积 124km2,总库容 6780万 m3的高坪中型水库,经 13km 渠道,引进 5.3m3/s流量,除保证凡口铅锌矿 0.6 m3/s 流量生产生活用水外,尚有 4.7 m3/s 流量,通过火冲坑电站发电后注入赤石迳水库1。此后赤石迳水库水源充足,水质良好,因此,可行性研究报告中,提出增加向仁化县城供水的任务。所以,赤石迳水库工程任务是以灌溉为主,兼顾防洪、发电、供水等,是综合利用的水库。2 振冲加固技术作用机理振冲加固技术的作用机理体现在两个方面:一是应力集中效应。碎石桩本身在强度和刚度上远远超过了桩间土,而在两者共同作用时,地震剪应力会集中在碎石桩上,桩间土承受
5、的应力大大减小,相应的减少了超孔隙水压力引发的液化问题。借助横向挤密作用,对地基土层进行压缩,减少孔隙。桩体本身较高的承载力在和桩间土组成复合地基DOI:10.14122/ki.hskj.2022.12.037 155 2022 年 第 12 期 黑 龙 江 水 利 科 技 No.12.2022 (第 50 卷)Heilongjiang Hydraulic Science and Technology (Total No.50)后,能够实现对于地基的有效加固;二是振冲挤密作用2。借助振冲机的振动,确保软土中的孔隙水压能够快速消散,加速地基沉降固结,进一步提升土体的固结度,增强地基的承载力。振冲
6、加固技术有着很强的适应能力,在砂土、粉土、素填土等地基加固处理中,都能够取得比较理想的加固效果,理论上,只要地基中小于0.005mm的粒径含量不超过 10%,在借助振冲加固技术进行处理后,挤密效果都可以得到显著提升。当土壤挤密度处于合理区间范围时,填料遇到的抵抗阻力较小,需要用到更大半径的桩体,土体和桩体的结合力更大,加固效果更好。如果土壤挤密度过低,在桩间土松动的情况下,土壤和桩体的结合难以达到平衡,地基加固效果也不够理想。通常认为,振冲加固技术更适用桩体抗剪切力超过16kPa的区域3。3 振冲加固技术在赤石迳水库地基处理加 固中的应用3.1 地质状况调查赤石迳水库位于仁化县西北部,属丘陵盆
7、地地貌,以侵蚀堆积外动力地质作用为主。区内地势呈南低北高,北部为海拔 300 500m 的丘陵,山脉走向多为东西向,山体宽厚,山坡为缓斜坡,坡度约 20 40,植被茂盛,南部沿锦江及其支流董塘河发育有较为广袤的冲积盆地。工程区内地貌特征属丘陵盆地地貌,以侵蚀外动力地质作用为主,堆积外动力地质作用次之。水库左坝肩山体边坡浅层土体多次产生大面积滑坡,滑坡体从坡下至坡上由三级次级滑坡组成。2005年 5、6 月份暴雨季节,边坡下部以及中部第级堆积层失稳下滑,又产生了大面积滑坡,原排水沟和挡墙被冲毁;第三级潜在滑坡体处于边坡后缘,地形陡峻,滑面陡倾,坡体结构为:上覆平均厚0.30 3.20m 的残坡积
8、物,下伏基岩为石炭系砂岩、石英砂岩及泥盆系石灰岩,基岩面较陡,雨季接近于临界失稳状态。发生险情后采用截流排水、削方减载并设置重力式挡墙加锚索系统对此边坡进行了加固4。现状山坡坡度以缓斜坡为主,植被基本上发育良好。区域除局部小规模滑塌现象,未发现有严重危害边坡稳定的软弱面及构造组合,也没有发现边坡失稳的迹象,边坡基本上是稳定的,工程区除左坝肩山体滑坡外,未发现其他大规模的崩塌、滑坡、泥石流等不良物理地质现象5。3.2 地基渗透性分析坝基地层主要为强风化、弱风化和微风化粉砂岩等。根据现场注水试验及压水试验成果:强风化粉砂岩为砂状结构,块状构造,灰色青灰色,岩芯多呈碎块状,块径约 1 5cm,棱角状
9、,局部夹饼状、短柱状,长约 5-10cm,断面粗糙稍有光泽,节理裂隙较发育,裂隙面未变色,为软岩。渗透系数为 2.1310-3 1.5110-2cm/s,属于中等透水,渗透性较强。弱风化粉砂岩为砂状结构,块状构造,岩芯多呈短柱状,长约 5 15cm,局部夹饼状、碎块状,块径约 1 5cm,棱角状,断面粗糙,稍有光泽,节理裂隙较发育,裂隙面未变色,为软岩。压水试验透水率为 2.5 10.0Lu,属于弱透水,平均值为5.4Lu。微风化粉砂岩为砂状结构,块状构造,灰色 青灰色,岩芯呈短柱状,长约525cm,断面粗糙,稍有光泽,节理裂隙稍微发育,裂隙面未变色,为较软岩。压水试验透水率为 2.4 5.5
10、Lu,属于弱透水,平均值为 3.8Lu6。3.3 做好施工准备应该对施工现场进行清理,避免杂物影响工程的质量和和进度,如果施工范围内,存在淤泥等难以清理的物质,可以借助抛石挤淤的方法,将淤泥从施工区域挤出,以确保施工的顺利进行;应该做好测量放样。结合该工程的实际情况,在测量放样中,可以采用标记法,对每根桩体的位置进行核对和标记,要求其能够与设计图纸保持高度一致;应该加强技术交底。确定好碎石桩位置后,需要对施工人员进行技术交底,确保其了解施工方案,明确振冲加固技术的施工方法,避免在施工中出现失误。不仅如此,考虑水工建筑基础的实际情况,在运用振冲加固技术进行处理时,还需要准备好施工材料和施工设备,
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