（水利工程专业论文）田湾河仁宗海水库电站坝基淤泥质壤土处理技术.pdf

明i 大学t 程硕十学位论丈 田湾河仁宗海水库电站坝基淤泥质壤土处理技术 水利工程领域 研究生何林指导教师陈建康郭勇 摘要 随着我国国民经济持续稳定的高速发展对电力需求的增大，以开发水能资 源来满足各行业经济发展而兴建的水电工程越来越多，在电站选址及建设中， 不仅需要选择在地基条件良好的场地从事建设，而且有时也不得不在地质条件 不良的地基上进行修建。坝肩( 基) 加固处理一直为水利水电工程建设中的关 键技术，经济问题。在追求经济效益的同时，如何选择一种既满足工程要求， 又兼顾社会效益，又节约工程投资的大坝地基处理技术，已经刻不容缓的呈现 在广大工程建设者面前。 软土是指近代沉积的软弱土层，由于它低强度，高压缩性和弱透水性的特 点，作为地基，常常成为棘手的工程地质问题。软弱地基的特点决定了在这种 地基上建造工程，必须进行地基处理。地基处理的目的就是采取适当的措施改 善地基条件，主要包括：改善软弱地基剪切特性、压缩特性、透水特性、动力 特性及特殊土的不良地基特性等。 仁宗海水库电站堆石坝坝址区地质条件十分复杂，坝基有深厚淤泥质壤土 土层。完全在软弱的淤泥质壤土层地基上修建大坟在国内外还没有先例。仁 宗海水库电站坝基淤泥质壤土采用振冲碎石桩法进行处理，达到了提高地基承 四i i 大学丁程硕士学位论文 载力、减小大坝地基沉降量、提高坝体及地基的稳定性、消除地基液化的目的。 该工程地处高海拔地区，地层复杂，处理面积大，工程量大，施工条件艰苦( 冬 季最低气温零下1 4 。c 以下) 。按照规定的工期要求，保质、保量地完成了该 工程项目，为高海拔、冬季气温低的振冲施工提供了宝贵的经验。 加强水电开发项目的环境保护工作是开发业主、设计、施工、承包商的一 项重要课题。在仁宗海水库电站的开发建设中，为了在开发与环境保护中找到 平衡点，切实体现“在开发过程中注重环境保护”这一全新理念，经过咨询、 评估、设计修改、加大投入等措施，仁宗海水库电站的环境保护问题也得到了 解决，取得了较大的社会效益，对类似工程建设具有很好的推广和应用价值。 本文针对田湾河仁宗海坝基淤泥质壤土这一软土地基特点，就由淤泥质壤 土基础处理问题引起的方法确定、振冲施工、质量检测等处理全过程进行了研 究，并通过振冲现场实施效果，充分证明了田湾河仁宗海水库电站坝基振冲碎 石桩加固处理是符合实际并体现绿色环保理念的最优处理方案，也是水工建筑 物的软基振冲处理又一成功典范，工程中方案验证和针对加固后地基进行的质 量检测试验为全面评价振冲加固软土地基效果提供了翔实的资料，丰富了振冲 软土地基加固的技术，同时也得到了社会各界和参建各方的充分肯定和认可。 关键词：仁宗海水电站淤泥质壤土振冲碎石桩处理 四| 大学丁稃硕 学位论文 t h et e c h n o l o g yo f d e a l i n gw i t ht h em u d d y s o i l o f t h eb a s eo f t i a n w a nr i v e rr e n z o n gd a m m a j o r ：h y d r a u l i ce n g i n e e r i n g p o s t g r a d u a t e ：h el i n a d v i s o r ：c h e nj i a n k a n g g u o y o n g a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc h i n a sn a t i o n a le c o n o m yi nas u s t a i n e da n d s t a b l es p e e d t h ed e m a n d i n go fe l e c t r i c i t yi s i n c r e a s i n g 1 1 1 ed e v e l o p m e n to f h y d r o p o w e rr e s o u r c e sa n dt h ec o n s t r u c t i o no fh y d r o p o w e rp r o j e c t st om e e tt h e r a t i o n ss e c t o r so fe c o n o m i cd e v e l o p m e n ti sg r o w i n gi np o w e rs t a t i o nc h o o s i n ga n d c o n s t r u c t i o n , n o to n l yt h en e e dt oc h o o s e9 0 0 ds i t e si nt h ef o u n d a t i o nc o n d i t i o n si n t h eb u i l d i n g ，b u ts o m e t i m e sh a dt oa d v e r s eg e o l o g i c a lc o n d i t i o n sf o rt h ec o n s t r u c t i o n o ff o u n d a t i o n s t h er e i n f o r c i n go fa b u t m e n ta n df o u n d a t i o ni nh y d r o p o w e rp r o j e c ti s at e c h n o l o g i c a la n de c o n o m i ci s s u e s i np u r s u i to ft h ee c o n o m i ce f f i c i e n c y , h o wt o c h o o s eap r o j e c tt h a tw i l ln o to n l ys a t i s f yt h ed e m a n d , a n db a l a n c es o c i a lb e n e f i t s a n ds a v i n g si n v e s t m e n td a mf o u n d a t i o nw o r k st oa d d r e s st h et e c h n i c a l ，h a sb e e n p r e s s i n gi nt h ef a c eo f t h eb u i l d e r s s o f ts o i li st h ew e a k n e s so fm o d e r ns e d i m e n tl a y e r s , o f t e nb e c o m ed i f f i c u l t g e o l o g i c a lp r o b l e m s ，b e c a u s ei t sc h a r a c t e r i s t i c so fl o w - i n t e n s i t y , h i 出c o m p r e s s i o n a n dw e a kw a t e rp e r m e a b i l i t ya saf o u n d a t i o n w e a kf o u n d a t i o nf e a t u r e sd e c i d e c o n s t r u c t i o no ns u c hs o i l ，m a n yw o r k sh a st ob e e nd o n et ot h ef o u n d a t i o n 1 1 1 e p u r p o s eo ft h ef o u n d a t i o ni st ot a k ea p p r o p r i a t em e a s u r e st oi m p r o v et h ec o n d i t i o n s o ft h ef o u n d a t i o n , i n c l u d i n g ：i m p r o v i n gw e a kf o u n d a t i o ns h e a r e di d e n t i t y , c o m p r e s s e di d e n t i t y , f l o o d i n gc h a r a c t e r i s t i c s ，p o w e rc h a r a c t e r i s t i c sa n ds p e c i a l t e r r i t o r i e sb a df o u n d a t i o nc h a r a c t e r i s t i c s 皿ed a ma r e ao fr e n z o n gr i v e rr e s e r v o i rd a mw i t hc o m p l e xg e o l o g i c a l c o n d i t i o n s , b a s ef o u n d a t i o nc o v e r e dw i t hd c 印s i l tl o a ms o i l c o n s t r u c t i o no i lt h es o f t m 阴川大学t 稗硕士学位论文 s o i la b s o l u t e l yi sn o te x p e r i m e n t e db e f o r e r e n z o n gr i v e rr e s e r v o i r sh y d r o p o w e r s t a t i o nb a s ef o u n d a t i o ns l u d g eq u a l i t yl o a mu s e d v i b r e xg r a v e lp i l e sf o rp r o c e s s i n g ， a n dt oi m p r o v et h ef o u n d m i o nl o a d ，r e d u c e dd a mf o u n d a t i o ns e t t l e m e n tv o l u m e ， i m p r o v ec o n s t r u c t i o na n df o u n d m i o ns t a b i l i t y , t h ee l i m i n a t i o no ft h ef o u n d m i o n l i q u e f i e dp u r p o s e s t h ep r o j e c ti sl o c a t e di nt h eh i g ha l t i t u d ea r e a s ，s t r a t ac o m p l e x ， c o v e t i n ga l l a r e ao fg r e a tw o r k so fg r e a th a r d s h i pc o n s t r u c t i o n ( t h em i n i m u m t e m p e r a t u r eb e l o wm i n u s1 4d e g r e e si nw i n t e r ) t h ec o n s t r u c t i o ns c h e d u l ef o rt h e p r o j e c ta c c o r d i n gt ot h er e g u l a t i o n s ，d u r a b i l i t y , a n dm a i n t a i n i n gs u r v e yt h ep l o t c o m p l e t e d t h e p r o j e c t t o p r o v i d e v a l u a b l e e x p e r i e n c e f o r h i 曲一a l t i t u d e ， l o w - t e m p e r a t u r ei nw i n t e rp r o j e c t s t r e n g t h e n i n gh y d r o p o w e rd e v e l o p m e n tp r o j e c t si sa l li m p o r t a n ti s s u er e l a t i n gt o t h ed e v e l o p m e n to fe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o no w n e r s ，d e s i g n , c o n s t r u c t i o n , t h e c o n t r a c t o r i nt h ed e v e l o p m e n ta n dc o n s t r u c t i o no fh y d r o p o w e rs t a t i o n sr e n z o n g r i v e rr e s e r v o i r , i no r d e rt of i n dnb a l a n c eb e t w e e nd e v e l o p m e n ta n de n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n , t oe m b o d yt h ec o m p l e t e l yn e wc o n c e p t , ”f o c u so ne n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o ni nt h ed e v e l o p m e n tp r o c e s s ”，a f t e rc o u n s e l l i n g ，a s s e s s m e n t , d e s i g n c h a n g e s , i n c r e a s ei n v e s t m e n t ，a n do t h e rm e a s u r e s ，t h ep r o t e c t i o no ft h ee n v i r o n m e n t i nr e n z o n gr i v e rh y d r o p o w e rs t a t i o nr e s e r v o i r sa r er e s o l v e d , a n da c h i e v e dg r e a t e r s o c i a lb e n e f i t s ，a n dh a v eag o o dp r o m o t i o na n da p p l i c a t i o nv a l u ef o rt h es i m i l a r c o n s t r u c t i o n t h er e n z o n gd a mb a s eo ft h et i a n w a nr i v e r 研t l ls l u d g eq u a l i t yl o a mt h a ts o f t s o i lf o u n d a t i o nf e a t u r e sb a s e do nt h es l u d g eq u a l i t yl o a mi d e n t i f yw a y st oa d d r e s s i s s u e s r a i s e d , r e i n f o r c i n gc o n s t r u c t i o n , t h eq u a l i t y - t e s t i n go ft h ew h o l ep r o c e s s t r e a t m e n ts t u d i e d , a n dt h r o u g ht h ei m p l e m e n t a t i o no fr e s u l t s ，f u l l yp r o v e dt h e d i s p o s a lo ft i nw a nr i v e rr e s e r v o i rs t a t i o nd a mb a s ef o r t i f i e dw i t hg r a v e lp i l ei s r e a l i s t i ca n dr e f l e c t e d g r e e ni d e a so p t i m a lt r e a t m e n tp r o g r a m , a l s oi sa n o t h e r s u c c e s s f u le x a m p l eo nt h ed i s p o s a lo fs o f tf o u n d a t i o n n ep r o j e c t sa n dt h e q u a l i t y t e s t i n gw h i c ha i m e da ts t r e n g t h e n i n gt h ec e r t i f i c a t i o no ft h ef o u n d a t i o n p r o v i d ead e t a i l e di n f o r m a t i o nf o rc o m p r e h e n s i v ea s s e s s m e n to ft h er e i n f o r c i n go f t h es o f tf o u n d a t i o n , e n r i c ht h e t e c h n o l o g yo f t h er e i n f o r c i n go f t h es o f tf o u n d a t i o n , i v 四大学工程硕士学位论文 a n dg a i nf u l la f f i r m a t i o na n dr e c o g n i t i o nb yt h ec o m m u n i t ya n do t h e rp a r t i c i p a t i o n k e yw o r d s ：r e n z o n gr i v e r h y d r o p o w e rs t a t i o nm u d d ys o i l v i b r e xg r a v e lp i l e d i s p o s a l v 阴川丈学t 程硕士学位论文 1综述 我国劳动人民在地基处理方面有着极其宝贵的丰富经验，据史料记载，早 在两千年以前就已采用在软土中夯入碎石等压密土层的夯实法，灰土和三合土 的换土垫层法也是我国的传统建筑技术之一。随着时代的发展，地基处理方法 也有了长足进步，许多方法尚在不断发展中，近三、四十年来，国外在地基处 理技术方面发展十分迅速，老方法得到改进，新方法不断涌现。 1 1地基处理的现状和发展趋势 基础是建筑物和地基之间的连接体。地基与基础是建筑物的重要组成部 分，建筑物的全部荷载都由它下面的地层来承担，受建筑物影响的那一部分地 层称为地基。基础把建筑物竖向体系传来的荷载传给地基，使荷载不超过地基 的长期承载力。如果地基承载力不足，就必须采取一定的工程措施对软弱地基 进行加固处理。 随着人类活动的开展，软土地基愈来愈受到人们的重视。世界各地在沿海、 内陆有着广泛的海相、湖相和冲积的沉积物以及“填海造陆、围湖造田”形成 的冲填土等大量软土嘲，人们在软土地基上修建大量的堤坝、房屋、道路、油罐 等等各类建筑物跚。水利工程特别是中小型水利工程中常常需要在软土地基上修 筑堤坝弼，但是堤坝的高度一般都很低，绝大多数为几米到十几米，软基上的高 坝非常少。表卜1 中列举了一些修建在软基上较高的坝，从这些堤坝修建的经 验来看，工程中主要采用振冲碎石桩、砂井处理软基4 1 ，加速地基的排水固结过 程，或者利用分期施工控制填筑速度等措施来保证软基的充分固结旧，提高地基 的承载力。 从表中可以看出，仁宗海水库电站工程大坝高5 0 o o m ，基本上是目前世界 上修建在软基上最高的大坝，其淤泥质壤土的厚度i b m ，也是世界上罕见的。 四大学工程硕卜学位论文 表卜1 国内外软基筑坝工程实例 编号工程名称 坝高地摹情况处理方法 资料来源 l 四川仁宗海水库电站 5 0 m 1 8 m 厚淤泥质壤七与崩积体振冲碎石桩本文 加拿大阿尔伯特 l l n r 0 4 3 m 一 l m 多厚的泥炭土，长1 2 0 m ( 湖 挖出部分泥炭土参考 2 的西边) 和2 2 0 m ( 湖的东边 m i i d r e dl a k e系列坝分期施工 文献阴 1 - 4 m 厚很软的有机粉土 1 4 m 厚湖积软土夹杂透水砂 坡度3 ：1 分期施 层。不排水强度为5 - 9 0 k p a 。最参考 3 加拿大l o m e x 尾矿坝 4 3 m 工，砂井捧水系 上面4 m 的工程性质较差，下 统 文献嘲 面两层相对较好 1 6 m 软粘土含水量4 5 ，塑性正三角形分布砂 参考 4 浙江慈溪杜湖水库 1 7 5 m 指数1 6 。有效内摩搽角2 8 度，井直径4 2 c m , 凝聚力0 间距3 0 m 文献【9 】 参考 5 浙江绍兴汤浦水库 3 7 2 m 3 帖5 0 m 厚的淤泥质粘土 振冲碎石桩 文献【l0 1 英国贝尔法斯特高速1 0 m 厚稀泥。含水量7 0 容重参考 6 s m砂井 路路堤 1 6 9 c m j ，剪切强度1 0 - 2 0 k p a文献【1 1 】 加拿大阿尔伯特 东西两座坝 湖积软土。东部坝下6 0 m 厚，西分期旌l 参考 7部3 5 m 厚。塑限1 8 - 2 5 ，有t ：8 的坡度。下姑 f o r t ym i l cc o u l e c 均为2 8 m 文献【1 2 1 效内摩搽角1 9 5 度砂井排承 巴西里约热内卢1 2 m 高 有机软土厚3 1 4 2 m 。含水量 分期施工上下 参考 8游坡度为1 ：4 和 j u t u r n a i b a 1 2 k m 长 超过1 0 0 0 6 ，孔隙比超过4 0文献 1 3 1 l ：5 加拿大s a s k a t c h e w a a2 0 m 高 2 0 - 2 4 m 厚高塑性软土，没有捧 参考 9水时需要5 0 年才能达到5 0 0 0 固袋装砂井 r a f f e r t y 7 0 0 m 长 文献 1 4 】 结度 3 3 m 厚的湖积软土与滑坡堆积 参考 1 0 云南务坪水库 5 2 m 振冲碎石桩 佑 文献【l5 1 1 2 软土地基的处理方法 软土一般是指在静水或缓慢流水环境中以细颗粒为主的近代沉积物。其天 然含水量大、压缩性高、承载力低、渗透性小，是一种呈软塑状态的饱和粘性 土。软土的天然含水量大于液限，天然孔隙比e l ，压缩系数 o 5 m p a 1 ， 不排水抗剪强度c 1 5 时为淤泥，天然孔隙比1 o e 1 3 2 ) ，相对含水量( o 9 l 1 0 9 ) ，液性指数( o 6 9 1 2 2 ，平均为1 ) 等， 判为液化土，该层土渗透系数在1 0 。c m s 左右，基本上属弱透水，但因厚度较 小，分布于左岸表层，未铺满整个河床，不能形成坝基可靠的相对隔水层，因 此存在沿坝基覆盖层向下游渗漏的可能性，不能满足坝基承载、变形及坝坡抗 滑稳定要求，物理力学性能差，应采取加固处理。 2 3 2 砂砾石层 砂砾石层为第层第层，深度1 3 0 m ，为坝基的主要持力层。 第层：含孤、块碎石土，系冰川堆积( g l q 3 1 ) ，分布于河床底部，钻孔揭 四1 l i 大学t 稗硕十学q 论戈 示厚度3 9 7 4 m ( r z k 5 孔) 5 1 8 6 m ( r z k 3 孔) ，顶面埋深8 0 1 2 m ( r z l “孔) 1 0 0 6 4 m ( r z k 6 孔) 。孤块碎石成分以变质砂岩为主，极少量板岩，偶见石英岩， 粒径比较分散，一般2 5 c m 和1 2 4 0 c m ，最大达1 m 以上，呈棱角次棱角 状。土为浅灰色粉质土，结构密实。 第层：块碎石土，系冰川冰水混合堆积( 舀+ 龟l q 3 2 ) ，分布于河床下部，揭 示厚度9 4 1 m ( r z k l 7 孔) 3 1 4 2 m ( r z k 2 孔) 3 7 5 2 m ( r z k 6 孔) ，顶面埋深 4 7 8 3 m ( r z k 4 孔) 6 6 8 0 m ( r z k 2 孔) ，块碎石成分同上，粒径一般3 6 e m 和1 0 2 0 e r a ，呈棱角次棱角状，土为浅灰色粉土，结构较密实。 第层；青灰色粉质土，系堰塞湖积( 1 q 3 3 d ) ，仅分布于河床左岸中部，呈 透镜状展布，揭示厚度6 8 m ( r z k 2 孔) ，顶面高程2 8 2 5 7 2 m ，顶面埋深6 0 m ，结 构较密实，透水性弱。 第层：含块碎砾石土，系横向干沟冰水堆积( 龟l q 3 3 2 ) ，分布于河床中上部， 揭示厚度1 8 4 5 m ( r z k l 孔) 5 3 8 8 m ( r z k s 孔) ，顶面埋深9 5 5 ( r z k 3 孔) 5 1 1 8 m ( r z k 7 孔) 。其间随机分布的含块碎砾石砂层( 或中细砂层) 呈透镜状展布， 厚度十几厘米至一米左右不等，分布范围几米至十几米不等。块碎砾石成分同 层，粒径分散，一般3 6 c m 和1 0 1 6 c m ，多呈次棱角状，土为浅灰色粉质 土，结构较密实。 第层：碎( 卵) 砾石砂层，系环河冲积和干沟冰水混合堆积( a l + 绝l q 3 3 3 ) 。仅 分布于河床左岸中上部。揭示厚度为4 7 4 m ( r z k l 7 孔) 1 1 7 m ( r z k 8 孔) 2 0 5 8 m ( r t 出7 孔) ，顶面埋深8 2 0 m ( r z k s 孔) 3 0 6 0 m ( r z k 7 孔) ，块碎( 卵) 砾石成 分同层，粒径2 5 c m 和8 1 2 c m ，呈次棱角次磨园状，砂为中细砂，局部 为砂质粉土，结构较密实。 碎( 卵) 砾石砂，为冲积和冰水堆积的混合堆积，结构不均一，稍密。钻孑l 颗 分资料，碎砾石占7 2 8 4 8 1 0 3 ，砂占1 2 7 5 2 0 8 3 ，粉粒2 3 2 3 5 8 ，粘 粒2 4 9 3 1 0 ， 5 m m 占3 3 5 4 4 4 2 3 ，超重型动力触探成果：承载力 四j i l 大学丁谭硕士学位论文 【r 】= o 2 8 0 6 1 m p a ，e o = 1 5 4 4m p a 。钻孔抽水及标准注水试验成果；k = 1 2 0 7 1 0 0 9 4 8 1 0 dc m s ，属中等透水。 第层：含块碎( 卵) 砾石土，系干沟洪积物( p l q 4 1 ) ，分布于河床左岸上部和 右岸浅表，揭示厚度8 2 0 m ( r z k s - t l ) 3 0 6 0 m ( r z k 7 孔) ，顶面埋深o 9 2 m 。偶 有砂层透镜体，其性状与层的透镜体类似。颗分试验资料表明，以碎( 卵) 砾石 为主，约占7 1 7 ，块石占1 3 ，粘粒含量占1 9 ，粉粒占5 9 ，小于5 m m 占1 8 6 ，有效粒径2 3 r a m ，平均粒径4 2 r a m ，不均匀系数c u = 2 6 9 6 ，曲率系 数c c = 1 0 1 ，属不良级配土，天然密度1 9 5 2 3 9 e m 3 ，平均2 2 5 9 e r a 3 ，孔隙 比0 1 5 2 0 5 4 8 。 据钻孔触探成果：承载力 r 】= o 2 5 o 8 3m p a ，e o = 3 7 6 5 3 2m p a 。室内试 验：压缩系数a 产o 0 0 9 6 0 0 2 5 m p a 1 ，压缩模量e s = 5 1 7 3 1 3 2 2 2 m a ，c = 0 0 5 5 o 0 9 5 m p a ，巾- - 3 1 5 。4 3 5 。现场试验：比例极限0 3 3 0 3 5 m p a ，e o = 1 2 7 1 5 m p a ，c = o 0 2 5 m p a ，巾- - - 2 6 6 。 现场抽水及标准注水试验：k = 6 9 2 1 0 m s ，试坑注水k = ( 3 3 6 。7 ) 1 0 m s 。室内试验：k = i 4 8 x1 0 之6 0 6 x1 0 。3 e m s ，临界坡降i k _ o 1 6 o 2 8 ， 破坏坡降i t - - 0 3 2 0 8 1 ，破坏型式属管涌型。现场试验：k = 2 1 0 xl o 2 2 6 l o m s ，临界坡降ik = o 1 9 o 6 4 ，破坏坡降i f = 1 o l 3 ，破坏型式属管涌型。 该层租颗粒基本形成骨架，力学性能较好，局部具架空现象，考虑到试验 的代表性，结合土体结构特征、颗粒级配等，类比其它工程经验，建议承载力 【r 】卸4 o 6 m p a 、变形模量e o = 3 0 5 0m p a 、渗透系数k - - - 2 1 1 0 2 2 6 xl o 3 e n l s ，属中等强透水。 2 3 3 崩坡积体 崩坡积体( c o l + d l q 4 2 ) 为块碎石土，主要分布于两岸坝肩低高程部位( 左岸 3 0 5 0 m 、右岸2 9 4 0 m 以下) ，推测右岸厚度4 6 m ( r z k l l 孔) 2 0 m 。左岸坝肩部 位据钻孔揭示厚度7 0 n l ( r z k l 2 孔) 3 8 3 m ( r z k l 3 孔) 4 7 2 m ( r z k l 5 ) ，向下游据 阳大学t 稃颂十学位论文 钻孔r z k l 8 揭示其厚度大于1 2 3 5 9 m 。块碎石成分以变质砂岩为主，极少量扳 岩，粒径3 7 c m 和1 2 2 0 c m ，棱角状。据颗分试验，以碎砾石为主，占6 9 2 ， 块石占1 6 ，粉粒占7 4 ，粘粒占1 9 ，小于5 m m 含量约占1 8 7 ，属不良 级配土，天然密度2 1 2 2 9 c m 3 ，天然含水量6 6 7 6 ，孔隙比o 3 4 1 0 4 3 1 ， 渗透系数k = 2 9 5 x1 0 一c m s ，结构较松散，透水性强。坝基覆盖层的典型地质 剖面见图2 2 。 图2 - 2 坝基覆盖层的典型地质剖面图 2 4 淤泥质壤土的物理力学特性试验 2 4 1 室内物理特性试验 室内试验主要针对3 组原样土试验、2 组第层土和4 组第层与第层掺 合土进行的防渗料研究试验，物理特性试验包括：比重试验、含水量试验、液 塑性试验、颗分试验。 物性成果表明： 5 m m 含量9 7 1 0 0 ， o 0 7 5 r a m 含量7 4 9 3 ，其 中粉粒含量为5 5 6 0 ， o 0 0 5 r a m 粒径的黏粒含量为1 4 0 0 2 8 0 0 。 击实试验成果见表2 1 ，淤泥质壤土的粒径级配曲线见图2 3 。 1 4 四f 1 大学t 程硕十学位论文 表2 - i 击实试验成果 击实功能最大干密度 最优含水率 试验编号 e cpd | ，姒 u 0 0 k j l m 3 g ，c m r 6 0 41 6 81 8 2 ：( i ：1 )6 0 41 7 51 6 7 一 ：( i ：2 ) 6 0 41 7 21 6 9 ：( i ：1 ) 2 7 4 01 跖1 3 0 ：( 1 ：2 ) 2 7 4 01 8 51 4 2 r - 2 7 4 01 7 61 5 4 j 羔、：。 。：、 1l 1 ：l i i l l ；： 、l“：ji：i i i 一层上包 线i 、! 1 ：1 1 i f 一层t包 i 、l 1 l l i i 、 ；1 i1f二层上 包 l ：i l * 。二层t包 弋： li、| | ：】f ： 。i 、。；i 、 i 、。l 、i li ：1 1 i、 jj 、 1 ： 1 ：! iii 、：! |、l ：1i! i j 、 、。：1 1、 、j k ! j 、l i l + t、： h l 1 j 、 l | ：i ：、1 ，j；：11 l ，- i l ：ii 、 ”：i ：_k 粒径d ( 啊) 图2 - 3 淤泥质壤土粒径级配曲线 在6 0 4 k j m 3 功能下，渗透系数1 3 6 1 0 一c m s ，破坏坡降为2 3 5 ，规范要求 小于1x1 0 5 e n d s ，略显不足，且坡降较低( 无反滤情况) ；在2 7 4 0 l c j m 3 功能下， 渗透系数1 0 3x1 0 5 c m $ ，破坏坡降为3 2 4 ，仅能基本满足要求，但坡降仍较低 瓣 曲 蚰 m 0 堕型奎兰三堡婴兰竺堡茎 ( 无反滤情况) ，淤泥质壤土层室内力学试验成果见表2 - 2 ，室内压缩试验成果 见衷2 3 ，淤泥质壤土层物理力学参数建议值见表2 - 4 。 表2 2 淤泥质壤土层室内力学试验成果表 敏翩样控制象件盥瓣( o i 0 砌椿遗变形试验匐瓣l 住虱馋 试验编号糯御梆喇黼脚黼懒恻攀攀 p d 耳 却 l k， o 州鲥 mm 。 - 曲i s m ( ) e 7 层7 _ l l5 l2 4 4& 9 ln 1 9z9x旷0071 6 7 0 ) 是7 2l 艟2 5 6 7 1 9 n 茁j4xt扩0061 0 8 佛7 - - 3塔娜4 2 8o 辩 妒 n 唧& l 硒 幽埔1 矗2i 旧o 瞄 - 3 五l 萄x 妒流土5 卯l & 9 氏：o ( 1 ：d 幽t 五1 6 7 1 0 3 6 o 蟛l 并2 位z 1 8 妒扼1 0 2 i1 9 6 曦：【l ：习 幽l 砣1 6 99 舒n 螂岱憎3 妒漉土缈1 9 l 哟2 加四酗1 0 岛0 比 埘最2 l x 妒藏7 01 9 4 鼠：( 1 ：o挪 l 芷n 2心0 1 4 5蛳2 1 3 1 x 妒 漉土 9 皓芷l 4 k 0 ( 1 ：习 抛j 8 11 4 2i 0 2 6o 呦l 4 1 06 霹x i 矿流土6 7 2舶 备注t 试样7 1 、7 2 均为第层上部体，处于湖水位之上；7 - - 3 为水位之下土体，0 ，6 1 5 m 处 土样。 表2 - 3淤泥质壤土层室内压缩试验成果 越帝蝌黼鼎牛0 旬皿5 m h皿孓0 晒矗l h( 0 0 q i m0 h 1 2 p 盹( q 苫0 q 哦如印v 俺 试验编号骥懒锵霪霪嚣嚣露豢嚣蒙凝霖器襄 也 o 崎却埯岛崎却岛坶 却 删和d m 删m 删m 删mm 酽埘啊 健。 积l 醴1 8 22 1 40 7 7 i3 岱q 铷5 蹲n 锄1 0 舅0 伤2 l 孵o 晒3 9 8 00 渊 ( 鼠：n ：d ll 嚣 1 6 7 垃鸵o l 笱4 0 7o 剪6 舛n 为l 轮茹q 惜 1 9 0 0 町3 3 6 q o i 啦：( i ：习科l 丑 1 6 9 i 罄0 脐4 1 1 )0 稻瞄q 抽蟠。螂刀$嘲4 1 弗 r 瑚 邶斟蜘q 饼挪螂疆0 弱姻0 垃越略0 肌3 3 9 d0 0 玎 蛾：( 1 ：o 抛 l n 22 4 60 岱1 1 7蜥s d 2蝴姗0 懈姗嘁羹1 0 渊 ；：( 1 ：力2 7 4 0l 甜妣1 醴0 9 1 83 0 1q 剐s g 0 2 7 l 1 0 2 6q 1 勋2 l 0 0 7 1粥 0 啪 表2 - 4淤泥质壤土层物理力学参数建议值表 允许变形允许 密度千密度抗剪强度渗透系数 边坡比 承载力模量坡降 层位 岩性 ppd 【r 1 e o 由ckj 水上水下 嘻o d鬯。畦 o a度劬 淤泥质 1 5 0i 1 0 0 n o l1 1 5 l 矿0 3 ， ， 4 56 9 ， s 壤土 1 7 01 3 00 1 00 0 1 5 5 7 5 l 矿 0 4 四i l 大学工程硕士学世论文 说明：建议坡比值一般适宜于坡高小于1 0 m ，并有护坡措施，若遇特殊情况须另作处 2 4 2 淤泥质壤土的力学特性试验 2 4 2 1 三轴剪切试验 对：1 ：1 按击实功能6 0 4l l i ，m 3 下密度制样，分别进行饱和固结排 水剪和固结不排水剪各1 组，并分别按有效应力和总应力法求取强度指标、和 不同应力路径求取，同时对固结不排水剪求取孔压系数，试验方法为饱和固结 快剪。成果见表2 5 。 表 5三轴剪切试验成果 固结捧水剪固结不排术剪( c u 、c 【i ) 试验 b巾c 巾 编号 k p ak p a ：( 1 ：1 ) 0 4 00 9 51 7 5 52 7 5 l 。1 5 4 12 7 4 6 0 p ，1 8 2 9 c m ，= 1 3 o c d中dc m ：( 1 ：1 ) 1 0 8 42 6 9 0 9 2 7 o s 。 2 4 2 2 超重型动力触探试验 超重型动力触探试验成果见表2 - - 6 。 表2 - 6淤泥质壤土超重型动力触探试验成果袤 试 试验 校正 标准锤 承载力 变形模 试验深验 击数 图 量e o层次 孔号 范围值锤击系数 度( m ) 组 数n a f n n 1 2 0 ( m p a )( m p a ) 数 最大值 4o 3 71 5 0 2 5 1 1 2 层 5 5 1 6 淤泥质 r z k 99 平均值1 90 4 70 9 0 2 5 1 1 2 壤土 1 5 5 9 最小值lo 5 9o 6 2 1 0 9 c m 3 , 平均孔隙率o 3 0 ； 变形模量大于3 5 o m p a ，压缩系数。时。0 2 5 m p a l ； 内摩擦角由3 0 。，凝聚力c 2 5 k p a ； 四川大学丁程硕十学位论文 渗透系数k 1 1 0 。3 c m s ( 或碎石桩体的渗透系数k l 1 0 1 c m s ) ； 具有抗液化能力： ( 7 ) 振冲器：功率不小于7 5 k w ； ( 8 ) 造孔水压宣控制在o 4 0 6 p a ；造孔速度不宜超过2 m m i n ； ( 9 ) 填料要求：碎石应采用饱和抗压强度大于4 0 m p a 的无腐蚀性和性能稳 定的硬质石料加工。最大粒径不超过1 5 0 m m ，不含小于5 m m 颗粒，碎石料级配连 续。要求碎石料颗粒级配、级配曲线如表4 - 1 及图4 - 2 。 表4 - 1振冲碎石料颗粒级配曲线 不均匀曲率 颗粒级配组成( 颗粒粒径：n l m 系数系数 1 5 0 一1 0 01 0 0 8 08 0 6 06 0 4 04 0 2 02 0 1 0l o 5c uc c 上包线 o2 3 03 0 o1 9 51 3 91 3 65 1l ，3 5 平均线 1 6 51 8 o1 71 61 4 11 0 ，37 66 o1 5 下包线3 4 01 1 71 3 81 4 o1 51 1 5o5 9 51 2 6 4 2 振冲碎石桩施工 4 2 1主要施工机械的选择 4 2 1 1 振冲器 在加密对象、加密孔位布置及施工技术参数确定的条件下，振冲器的性能 是决定加密效果的决定因素。根据设计要求振冲器选择b j 7 5 k w 型振冲器。 4 2 1 2 主要施工辅助配套设备 ( 1 ) 起吊机械 起吊力和起吊高度必须满足施工要求。常用的起吊机械有汽车吊、履带吊、 打桩机架和扒杆等。根据本项目特点，选用吨位2 5 t 至4 0 t 的汽车吊或履带吊。 ( 2 ) 填料机械 四川丈学工程硕十学位论文 每套机组应保证1 台1 o r e 3 装载机供料。 图4 2振冲碎石料颗粒级配曲线 弋。、 、：j! l 、一!i ： 一一上包 线l 、嘎、i! i! 、oj l 。 r - i i - 平均线i i | 古- 下包线i、1 、 i l 。k 、。! ； i、i 、j 、。i li 、1 、；! i ， j ，ii ! i i ! 、强l 】j l 。i 、：i l ：ll _ l 、 ! | 。il 1i 1lili 、l 、 1l l jl ：- iili ：j i ! ili、ii i| | i | i、l 1u 1 | | iil |穗虬、 、o l o o o1 0 0l ol 粒径d ( 咖) ( 3 ) 电气控制设备 电气控制装置除用于施工配电外，还具有控制施工技术指标的功能，即可 控制振冲施工中造孔电流、加密电流、留振时间等。b j 7 5 型振冲设备采用