文海水库大坝振冲碎石桩桩间距调整
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摘要 文海水库堤坝基础为软基，地基承载力偏低，不能满足坝体承载力要求，通过载荷试验，确定合理的振冲碎石桩间距，满足坝体承载力要求。
关键词 软基；振冲碎石桩；承载力；载荷试验
中图分类号TV551 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）83-0174-02
1 工程概况
文海水库位于丽江市玉龙县白沙乡文海行政村境内，距丽江古城36km，文海水库是一座以农业灌溉为主的水利枢纽工程。其总库容1 217.0万m3，正常库容1 030.9m3，兴利库容814.2万m3。水库建成后可增加灌溉面积3.12万亩。坝型为均质土坝, 大坝坝顶高程3 088.00m，坝顶长973.877m，坝顶宽度为5.0m，不含截水槽最大坝高13.0m。大坝上游坝坡坡比为1：3.0。下游坝坡坡比为1：3.0。堤坝上游采用干砌块石护坡，堤坝下游3 080.50m以下采用堆石凌体排水，凌体顶宽2.3m，上游坡比1:1.5，下游坡比1:2。
2 初设阶段基础处理设计
文海是一个由四周群山环抱的封闭山间天然古老的冰蚀湖，湖盆地排洪无明显出口，仅靠盆地南部附近岩溶地带的落水洞排泄，因泄洪能力极为有限，盆地中心形成一季节性湖泊，俗称文海。蓄水库盆主要为湖盆沉积粉质粘土、有机质、淤泥质粘土弱微透水层，厚度达20m~60m。
坝基持力层为Qpl+l洪湖积与Ql湖积层，均为高压缩性土。初设阶段根据标贯击数2.42~2.93，判定的承载力[R]= 108kPa~112kPa，地基承载力偏低，坝基土压缩变形大，存在坝基不均匀沉陷；深度0m~14.7m，天然含水量62%~70%，空隙比1.7~1.9，抗剪强度低，抗剪强度建议值：￠=7.68°~9.68°,C=8.04kPa~16.0kPa，坝基抗滑不稳定，需加固处理。
由于地基承载力偏低，抗剪强度低，需要采用工程措施提高基础承载力及抗剪强度，经方案比较坝轴线上、下游侧坝基土均采用振冲碎石桩加固处理，坝轴线处坝基土采用深层搅拌桩防渗处理。
1）初设阶段振冲碎石桩设计
2）堤坝对基础的承载力要求
堤坝基础软弱土层厚，桩体不可能贯穿软弱土层，即复合土层主要起垫层的作用，复合地基作为一个复合土层，相当于在软基上形成了一个硬壳层，这个硬壳层像垫层一样能够起到压力扩散和均布作用。取坝体容重为20kN/m3，单位长度坝高13m自重11 390.5kN/m2，基底宽为79.8m，经计算坝高13m所要求的自重承载力为143kPa，考虑安全系数1.1（部分荷载未考虑）时，所要求的承载力为157kPa；单位长度9m坝高自重5 806.5kN/m2，基底宽为59.8m，所要求的自重承载力为97.1kPa，考虑安全系数1.1时，所要求的承载力为107kPa。
3 振冲试验段地基载荷试验
由于振冲区域不是由单一土质组成，厚度变化大，加上施工质量方面不可避免的差异，所以正式施工前需先进行振冲试验，试验的主要目的是：确定桩径、桩距的合理性，是否满足建筑物基础承载力及抗滑稳定性，并验证设计确定的施工工艺和加密技术参数，以指导大面积振冲碎石桩的施工。
文海水库2011年12月堤坝进行了基础开挖，2012年1~3月根据规范并结合文海水库堤坝实际，选定振冲试验区，在振冲试验区拟定振冲碎石桩间排距2.2m、2.0 m和1.8m试桩，进行复合地基载荷试验、桩间土标准贯入实验、重型动力触探试验、桩间土物理力学指标实验；在坝基开挖线外（边缘）做三组天然土的综合试验（标准贯入和天然地基承载力试验），用于与振后参数对比分析和检验天然土承载力。
振冲器施工采用文海水库砂石料场生产的2~15cm粒径碎石料进行填料，使用前对进场材料均进行了抽检，碎石料的粒径、级配、含泥量等均符合规范要求。
检测方经对丽江市玉龙县文海水库坝基工程左、右岸试验区振冲碎石桩及坝外天然地基进行试验，结论如下：
1）复合地基承载力试验：左岸上游、下游试验区各1点，右岸上游试验区2点、下游试验区2点，共6点，实测2组间排距1.8m桩复合地基承载力特征值最大值146kPa，2组间排距2.0m桩复合地基承载力特征值112 kPa、102kPa，2组间排距2.2m桩复合地基承载力特征值122kPa，最大断面仅振冲碎石桩桩间排距为1.8m时，基本达到设计复合地基承载力特征值146kPa的要求；
2）3组天然地基承载力试验，承载力特征值分别为75kPa、61 kPa和60 kPa。
4 试验区复合地基承载力特征值验算
根据检测报告分析，文海水库堤坝文海水库堤坝在振冲桩的间距为2.2m时，试验区面积置换率为0.261~0.270，满足设计要求的“面积置换率不小于0.247”要求；复合地基内摩擦角在25.6°以上，在桩的间距为1.8m时，复合地基内摩擦角在27.8°，均满足初步设计复合地基内摩擦角不小于23°的要求。随着桩距的加密，复合地基内摩擦角相应增大，符合桩基处理规律。
5 设计方案调整及施工效果
根据振冲试验区试验结果，原初设大坝振冲碎石桩间距不能满足大坝承载力要求，设计方案调整将振冲桩碎石桩间距缩小，来满足承载力要求，大坝中部振冲碎石桩间排距由初设2.2m设计调整为1.8m，两岸边维持2.2m桩距不变，为安全计大坝中部河床地带设计调整为1.6m，振冲碎石桩均为等边三角形布置布置。要求2.2m桩距复合地基承载力不应小于115kPa，1.8m桩距复合地基承载力不应小于146kPa，由于振冲桩碎石桩间距缩小，在桩深同为5m~10m的情况下，振冲桩碎石桩工程量较初设增加46.9%。振冲施工完工后，检测方随机对振冲碎石桩生产区（2.2m桩距、1.8m桩距）共10个点，实测复合地基承载力特征值，满足设计要求，1.8m桩距实测复合地基承载力特征值均达153kPa。
6 结论
对湖盆沉积粉质粘土、有机质、淤泥质粘土通过振冲碎石桩施工，能提高基础的承载力，一般情况下，随着桩距的加密，承载力特征值也将提高；当无载荷试验资料时，天然地基承载力特征值的取值对振冲碎石桩桩距设计影响巨大，应高度注意，宁小勿大；天然地基承载力特征值取值载荷试验法为最可靠的基本原位测试法；随着振冲碎石桩全面施工完成，有利于碎石桩的排水固结，承载力特征值也将有所提高，复合地基载荷试验提供的资料可完全满足设计要求。
参考文献
[1]中国建筑工业出版社.地基处理手册，1988年第一版、第二版.
[2]《水电水利振冲法地基技术规范》DL/T5214-2005.