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1、水利水电工程理论研究及技术应用中国 南昌2 0 0 0 -0 4 抽水站出水池水撼粉砂回填土地基测试研究 刘贵喜 徐州市水利建筑设计研究院徐州 2 2 1 0 0 2 ) 摘要本文通过对出水他地基处理回城土料的检侧以及水姗粉砂试坑棋拟地基试脸， 研究了 该地燕的承 载能力及 压缩性， 并对水撼粉砂在抽水站出 水池地基铺筑过程中的 检侧以 及竣工后的 沉降观测结果作了阐述. 关 . 词 地 墓 处 理 水 撼 粉 砂睡 多 1 前言 抽水站出 水池地基由于常处于站身开挖线以内， 一般均要进行地基处理， 以满足地基强度及 沉降的要求。 通常处理方法一般采用浆砌块石充填或桩基， 但并不经济. 丰县范
2、楼新建抽水站出 水池地基处理， 根据其地质条件及设计要求， 对几种地基处理技术进行分析比 较后确定采用水撼 粉砂回填土地基。为了验证该技术的可行性， 我们做了水撼粉砂地基处理试验， 按照试验条件及 要求， 在出水他地荃处理过程中进行了监理、 检侧. 并在工程完工后进行了沉降观侧， 观侧结果显 示， 各观测点累计沉降t完全符合设计要求。 2 工程概况 范楼抽水站是丰县东水西调梯级规划第一级龙头工程。 原范楼闸站， 装机4 台 套， 设计流 f 1 2 . O m / s . 现在老站东北侧增建新站一座， 装机5 台 套， 设计流it 1 3 . O m / s , :M上水位3 8 . 5 m，
3、 站 下水位3 3 . S m。地表高程4 0 . O m左右， 站房墓底商程2 9 . 4 m， 设计出水池宽8 . 5 m, 基底高程 3 4 . 2 m， 与站房间距4 . $ m。 因站房墓坑开挖放坡的据要， 出水池羞坑实际开挖高程为2 9 . 0 -3 0 . O m 。因此， 出 水池荃底以下土方被挖除的部分必须进行处理， 处理厚度4 . 8 m左右。面积约 5 0 0 m .原设计拟采用浆砌块石充填处理， 后经上级有关部门 建议改用水撼粉砂换土 垫层处理。 按照本地区、 本部门处理此类地墓的一贯做法， 一是浆砌块石充坟， 二是桩基， 这二种处理方法经 验成熟、 技术可靠， 但成本
4、较高。该站地处废黄 河北面， 如采用水蛛粉砂换土垫层， 粉砂土资源丰 富， 成本较低， 十分经济。 然而就目 前处理此类地基所采取的此种方法， 据调查尚无成熟的经验和 较为可靠的技术措施做保证。 为此， 我们做了水撼粉砂及其相关试验。 场地地展烈度据 中国地展 烈度区划图LP二0 . 1 ， 地展基本烈度H度。 3 水撼粉砂回填土试验研究 3 . 1 室内击实试验 击实试验所取土样采自 废黄河， 其顺粒成分如表1 ， 土性分类按 土工试验规程H S D 1 2 8 - 8 4 , 土性为轻砂壤土及粉砂土。顺粒级配: 不均匀系 数C , =4 . 3 ， 曲率系数认=1 . 4 2 , 1 9
5、0 抽水站出水他水撼粉砂回填土地基侧试研究中国 南昌2 0 0 0 -0 4 襄 1 laft% )k 0 . 2 5 - 0 . 0 7 4 ( m巾) 0 . 0 7 4 -0 . 0 5 ( 巾m) 0 . 0 5 - 0 . 0 1 ( mm) 0 . 0 1 - 0 0 0 5 ( mm) 0 . 0 0 5 17 0 . 0s . 0 1 3 . 04 . 04 . 0 26 8 . 06 . 0 1 7 . 03 O6 0 37 1 . 01 1 . 01 0 . 0 5 . 03 . 0 土源粉砂土经击实最大干密度为1 . 5 9 g / c m ， 相应最优含水量为2 2 .
6、 3 ， 并在相应状态下 分别做了浸水与不浸水压缩固结试验， 从试验结果压缩曲线图特征表明( 见图1 ) e 浸水与不浸水 固结速度差异明显， 浸水压缩曲线开始陡峭， 很快趋于平稳。 不浸水一直表现平稳的变化态势。 压 缩指标见表2 。压缩指标表明该击实土固结稳定快， 压缩性中等偏低。 压 力 p ( X 1 0 5 P a ) 多 4 -k 单位沉 降I t s ( “ / a ) 图1 击实固结压编曲线图 衰2 粉矽土击实圈结压绮指标 1, JJ(kP a ) 圈结 状态 单位沉阵t ( mm/ m) 压绝东狱 . ( MP a ) 5 0 - 1 0 0 径水 1 4 . 0 5 -2
7、2 . 3 6 0 . 1 1 不没水 6 . ， 卫 2日 3 0 . 1 1 1 0 02 0 0 浸水 2 2 . 3 6 - 3 1 . 7 2 0 . . 1 6 不径水 1 2 . 8 8 -2 2 . 1 5 0 . 1 5 3 . 2 现场水撼粉砂模拟地墓试验 在工程施工现场挖一试验坑， 其规格: 长X宽X深=2 . S X2 . 5 X2 . 0 ( m ) ， 取与击实试脸相 同土源粉砂土作回填土料， 分层城人坑内， 并分层加水振捣密实， 振动机具选用2 . 2 k W擂入式振 捣器， 直至城满试坑， 水撼密实为止。 经过约2 4 h 排水固结以后， 取试坑振密演土侧试。
8、侧得最大 于密度1 . 6 g / c m ， 相应最优含水A为”. 9 0 u ， 并在相应状态下做了固 结杭剪试 验。固结试 脸一 组浸水， 一组不浸水。 压缩曲 线圈表明， 浸水固结速度明显大于不浸水固结速度见图2 。 压缩指标 见表3 ,抗剪指标: 二0 冲二3 5 0 , 为了更进一步确定水撼砂埃土地基强度和变形指标， 在试坑土充分排水密实后( 与取土做土 试间隔约3 天) 。 对试坑城土做静载荷试验 承压板规格: 3 2 c m X 3 2 c m。 根据拟建出水池.荷载 8 0 k P a , 极限承载力按2 倍安全系数考虑， 预估极限承载力为2 0 0 k P a ， 每级荷载
9、增f 2 0 k P a ， 整个 测试过程按照 土工试验规程) S D 1 2 8 - 0 2 6 - 8 6 规定进行。试验结果见图3 , 1 9 1 水利水电工程理论研究及技术应用 中国 南昌2 0 0 0 -0 4 23 压 力 p ( 1 ( 1 0 P a ) 迎 醚 脚 1k 单 位沉降且 s ( w / m ) 图2 试坑固结压缩曲 线图 一 50 100 1,50 200 250p (kpa) s ( an) 图3 载荷试脸 户 一曲线图 衰 3 水撼粉砂试坑固坟压幼招标 $ f)(ke e l 固结 状态 单位沉一t ( m比/ m) 压峨系掀 ( MP a 1 5 0 -
10、 1 0 0 及水7 . 03 2 . 5 0 . 1 不浸水3 . 5 - 8 . 0 0 . 1 1 0 0 - 2 0 0 搜水 1 2 . S - 1 8 . 50 . 1 不搜水8 - 1 3 . 0 5 0 . 1 根据p - : 曲 线特征， 取比 例界限压力为1 4 6 k P a ， 考虑地下水的作用以 及其他因家影响， 按 。 . 8 系数折减， 建议承载力标准值1 2 0 k P a , 变形模蛋据公式 E a =0 . 9 5 ( 1 一， z ) a 对s 式中: u = 0 . 3 , a =3 2 c m, p =1 2 0 k P a , s =0 . 2 2
11、c m. E n =1 5 . 1 MP a . 考虑地下水的作用按0 . 7 5 系 数折减, E 。 二1 1 . 3 MP a . 33 徐合分析研究 3 . 3 . 1 城土强度 水撼粉砂填土， 通过载荷试验得出其承载力标准值1 2 0 k P a 。 出水池实际荷载8 o k p a ， 考虑其 墙高5 . 3 m， 两侧均为回 城土， 回 坟土 在密实过程中 将产生一定f负康徐作用于出 水池侧壁， 故按 1 0 0 k P a 考虑。 试验证明， 只要在回 坟施工过程中 保证施工质i t ， 合理选择振动持续时间， 坟土地 基承载力能够满足设计要求。 3 . 3 . 2 城土压缩性
12、 1 9 2 抽水站出水池水撼粉砂回坑土地基测试研究中国 ， 南昌 2 0 0 0 -0 4 从以上试验的压缩指标看， 在相应压力下， 击实加水固结单位沉降t最大， 水撼密实浸水固 结单位沉降量次之， 载荷试验单位沉降里最小( 见表4 ) , 班 4 压绮沉陇.对比表 试脸 英别 压力 k Pa 1单位1 几降t 浸水 卜 不长水毛 浸水 s ; ( mm/ 价) 不漫水 ( m./ m) 击卖 固辅 5 幻1 4 . 0 46 . 72 . 1 1 0 02 2 . 3 61 2 . 8 8 1 . 7 4 2 0 03 1 . 7 22 2 . 1 5 1 . 4 3 试垅 固箱 5 07
13、3 5 2 1 0 01 2 . 5 34 . 1 7 2 0 0王 3 5 1 31 . 0 4 成荷 试吸 5 0 1 . 6 1 0 0 3 . 3 2 0 0 8 . 8 击实固结与试坑固结试验， 其浸水与不浸水固结沉降比系数为1 . 4 - 2 . 1 ,载荷试验是在试 坑填土充分排水密实后所做的( 与试坑固结所取土样间隔3 天) ， 所以压缩沉降t相对较小， 考虑 出 水池地基城土日 后受地下水作用影响， 现用试坑固 结所得出的漫水与不浸水沉降比系数进行 修正， 则: 0 . 5 X 1 0 P a 压力: :二1 . 3 X 2，2 . 6 ( mm/ m ) 1 . 0 X l
14、 o l p a 压力: : 二3 . 3 X 1 . 6=5 . 3 ( m m/ m) 2 . 0 X 1 0 5 P a 压力 s ; 。8 . 8 X 1 . 4 1 2 . 3 2 .f m m 加 ) 通过对土抓土以及试坑土所做试验结果， 对比 分析可以得出如下结论: 击实与水撼振密相比 结果相近， 但水撼振密坟土均匀性更好一些， 压缩f最小， 干密度可达1 . 6 g / c m 0 ， 故建议在施工 中宜用水撼振捣密实法。 4 出水池水撼砂地基实际检测 出水池地基处理按照试验要求， 严格选择土料， 选用2 . 2 k W擂人式振捣器， 采取以铺筑、 分 块围 堰充水振捣密实。
15、在施工过程中， 我们曾二次取土测试， 在地基处理完成后， 又对其进行 奋力 触 探原位测试， 在工程竣工后设二个沉降观测点进行沉降观测， 以 综合评价处理结果。 4 . 1 土料及土样检测 土料采自 废黄河， 其顺粒成分与试验阶段所采土旅土相同或相近。 土样检侧指标见表5 . 衰5 土样位洲相标襄 指标 用序 w另 : rg /cm g/cm I 口 (k P . ) 二 ) k各注 第一 阶段 1 8 . 9 - 1 9 . 31 . 9 7 - 1 . 9 51 . 6 6 - 1 - 6 30 . 6 6 0 . 6 3 84 0 - 4 11 , 0 0 - 0 . 9 8 离粗3 1
16、 . 5 止 左右 第二 阶段 2 1 . 6 2 1 . 81 . 9 6 -1 . 9 51 . 6 1 - 1 . 6 0 0 . 6 7 - 0 . 6 8 7 93 5 - 3 70 . 9 7 -0 . 9 6 高租 3 15 口 左右 从表中 数据粉， 处理后轻砂城土、 粉砂土的密度、 含水t均达到试验阶段的 要求， 其中密度系 1 含 3 水利水电工程理论研突及技术应用中国 庸昌2 0 0 0 -0 4 数A, 二0 . 9 6 - 1 . 。 ， 也符合规定要求。 4 . 2 静力触探原位侧试 填筑工程完成后， 进行静力触探原位侧试， 在场地左中右共布置3 孔， 其综合成果见表6 , 裹 翻力触操厦位洲试的合成里史 指标 孔 号 锥尖阻力， (MP.) 侧璧康阻力f (MP.) 比贯人阻力P . ( M P. ) 压姗模t E . (MP.) 承鹉力标准值几 ( k P a ) 1 # 2# 3#
