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【摘 要】通过对水库坝基湿陷性黄土分析，提出切实可行的基础处理方案。
【关键词】挤密法；湿陷性黄土；处理；宁夏西吉
Squeeze the secret law in the the Xiji magistrate Yi River Reservoir collapsible loess dam foundation Processing
Kang Kai-jian,Hu Qiang,Li Shi-hu
(The Guyuan Water Survey and Design Institute Guyuan Ningxia 756000)
【Abstract】Collapsible loess reservoir dam wet analysis, the practical basis of treatment options.
【Key words】Compaction method;Collapsible loess;Processing;Xiji
湿陷性黄土广泛分布于我国东北、华北和西北地区，宁夏回族自治区主要分布在南部山区的固原市，并以马兰黄土为主。长期以来，由于受资金短缺、施工技术所限，加之认识不够，宁南山区大批水库修建在未经处理的湿陷性黄土基础之上，经过多年的运行，出现了各种各样的安全隐患，如坝体裂缝多、建筑物损坏等，已严重影响到工程正常运行和效益的发挥，管理单位每年消耗大量的人力、物力进行维护修善，但效果不理想。近年来才逐渐认识到湿陷性黄土坝基处理的重要性，并开始探索有效的处理方法。湿陷性黄土常用的方法有垫层法、强夯法、挤密法、预浸水法，这些方法在工业及民用建筑中普遍使用。挤密法是湿陷性黄土坝基处理中常用的方法之一，适宜于湿陷性黄土厚度 5～15 m，自重湿陷量△zs在 70～350mm之间，自重湿陷系数在0.03≤δs≤0.07之间的Ⅱ级（中等）湿陷性黄土基础。2009年在宁夏固原市西吉县长易河水库工程建设中首次采用挤密法对坝肩一级阶地湿陷性黄土坝基进行处理，取得了良好的效果。
1. 工程概况
长易河水库工程位于西吉县兴隆镇团庄村，属葫芦河一级支流，是黄河流域水土流失严重的地区之一，也是该县自然条件最差、经济发展缓慢的贫困带片。该水库工程为碾压式黄土均质坝，控制流域面积103Km2，设计最大坝高29.0m，坝顶宽6.0m，坝顶长390m，总库容993万m3，其中淤积库容600.4万m3，兴利库容50.5万m3，调洪库容393.5万m3，属小（一）型水库，工程枢纽由土坝、输水建筑物及泄水建筑物组成，2009年开工建设。
坝址区地层主要岩性有第四系全新统冲洪积壤土，含砾粗砂、角砾 (Q4laL+pL)，第三系中新统含砾的砂质泥岩(N1h)。河床分布有第四系全新统冲洪积角砾 (Q42apL)，其厚度在1～1.5m，渗透系数6.0×10-2cm/s，属强透水层；两岸的Ⅰ、Ⅱ级阶地为第四系全新统冲积壤土(Q41aL)，最大厚度大于15m，左岸湿陷厚度在 10～15m之间，右岸湿陷厚度在 12～15m之间，均属Ⅱ级自重湿陷性场地；壤土下部为第四系全新统冲洪积含砾粗砂层(Q41apL)，厚约3m，为强透水层，K=6×10-2cm/s，埋深于沟底以下6m；第四系冲洪积层下部为第三系中新统红柳沟组(N1h)含砾的砂质泥岩，其强风化厚度2m，中等风化厚度3m。湿陷性壤土物理力学指标见表1。
2. 坝基处理
2.1 湿陷性黄土面积确定。
根据长易河水库实测的1/500地形图，结合工程地质勘探成果报告，经量算，水库坝址区域湿陷性黄土面积为：左岸长×宽＝60.0m×21.0m＝1260 m2，左岸长×宽＝60m×5.0m＝300 m2，合计1560 m2。
2.2 挤密孔布置，孔心距计算。
根据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004规定，挤密孔的孔位按正三角形布置，孔心距按下式计算：
S=0.95cρdmaxD2-ρd0d2cρdmax-ρd0
式中：S——孔心距（m）；
D——挤密填料孔径（m）
ρd0 ——地基挤密前压缩层范围内各层平均干密度（g/cm3），取样检测值为1.374（g/cm3）；
ρdmax——击实试验确定的最大干密度（g/cm3）， ρdmax=1.75g/cm3；
c——挤密填孔（达到Ｄ）后，3个孔之间土的平均挤密系数不宜小于0.93。
当挤密处理深度大于12m，但小于15m时，可预钻孔，其直径（d）为0.25～0.30m；挤密填料孔直径（D）宜为0.50～0.60m。
将相关数据确定后，计算孔心距为：
当d取0.3m，D取0.6m时：
S=0.95 0.93×1.75×0.62-1.374×0.320.93×1.75-1.374
＝1.28m 取S=1.3m
依据计算结果，坝基共布置挤密孔924个，平均深12m，总进尺11439 m，其中左岸746 个，进尺 8947m，右岸178个，进尺2492m。
2.3 挤密法注意事项。
（1）孔底在填料前必须夯实。
（2）成孔挤密，应间隔分批进行，成孔后及时夯实，当为局部处理时，应由外向里施工。
（3）机械挤密，在基底下宜设置0.50m的灰土垫层。
（4）挤密填料为3:7灰土，宜分层回填夯实。击实实验表明：3:7灰土最优含水率为17.5%，最大密度1.57g/cm3，压实系数不宜小于0.97，填料干密度控制在1.523g/cm3以上。填料层厚度和夯实质量，可以通过现场试验测定。
（5）挤密填孔后，3个孔之间土的最小挤密系数不宜小于0.88（乙类建筑物），可按下式计算。
ηdmax=ρd0ρdmax
式中：ρd0 ——挤密填孔后，3个孔之间形心点部位土的干密度（g/cm3）。
（6）挤密前，湿陷性黄土的饱和度Sr≤65%，否则需进行脱水处理，以免影响挤密效果。
（7）挤密完成后，待地质部门取样检测合格，方可进行下道序的施工。
（8）检测点的位置在距孔心2/3孔半径处。
3. 挤密效果分析
2011年6月，西吉县水利工程责任有限公司完成了长易河水库湿陷性黄土坝基全部挤密处理工作，同年8月委托宁夏水利水电勘测设计院有限公司地勘分公司对该水库湿陷性黄土挤密后的坝基进行补充地质勘探和检测。成果表明，坝基湿陷性黄土挤密后，上部2～4m原Ⅱ级（中等）自重湿陷性黄土场地变为Ⅰ级非自重湿陷性场地，湿陷系数下降为0.013；下部土层原Ⅱ级（中等）自重湿陷性黄土场地变为非湿陷性黄土，自重湿陷量△zs=29.6mm≤70mm。按照《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004规定判断分析，坝基黄土湿陷性得以消除，各项技术指标显示挤密法处理取得良好的效果。
4. 结束语
西吉县长易河水库工程湿陷性黄土坝基采用挤密法处理的运用，开创了宁夏南部山区新建水库、病险水库除险加固工程湿陷性黄土坝基处理的先例。该方法处理湿陷性黄土坝基具有施工简单、投资低、效果好的优点，为其它类似工程提供了详实可供参考的资料，具有一定的指导作用和推广价值。
参考文献
［1］ 顾淦臣、陈明致等，《土坝设计》，水利电力出版社，1978.
［2］ 朱建业、邵维中等，《水利水电工程地质勘察规范》，中国计划出版社，1999.
［3］ 《湿陷性黄土地区建筑规范》，》GB50025-2004，中国建筑工业出版社，2004.
【关键词】挤密法；湿陷性黄土；处理；宁夏西吉
Squeeze the secret law in the the Xiji magistrate Yi River Reservoir collapsible loess dam foundation Processing
Kang Kai-jian,Hu Qiang,Li Shi-hu
(The Guyuan Water Survey and Design Institute Guyuan Ningxia 756000)
【Abstract】Collapsible loess reservoir dam wet analysis, the practical basis of treatment options.
【Key words】Compaction method;Collapsible loess;Processing;Xiji
湿陷性黄土广泛分布于我国东北、华北和西北地区，宁夏回族自治区主要分布在南部山区的固原市，并以马兰黄土为主。长期以来，由于受资金短缺、施工技术所限，加之认识不够，宁南山区大批水库修建在未经处理的湿陷性黄土基础之上，经过多年的运行，出现了各种各样的安全隐患，如坝体裂缝多、建筑物损坏等，已严重影响到工程正常运行和效益的发挥，管理单位每年消耗大量的人力、物力进行维护修善，但效果不理想。近年来才逐渐认识到湿陷性黄土坝基处理的重要性，并开始探索有效的处理方法。湿陷性黄土常用的方法有垫层法、强夯法、挤密法、预浸水法，这些方法在工业及民用建筑中普遍使用。挤密法是湿陷性黄土坝基处理中常用的方法之一，适宜于湿陷性黄土厚度 5～15 m，自重湿陷量△zs在 70～350mm之间，自重湿陷系数在0.03≤δs≤0.07之间的Ⅱ级（中等）湿陷性黄土基础。2009年在宁夏固原市西吉县长易河水库工程建设中首次采用挤密法对坝肩一级阶地湿陷性黄土坝基进行处理，取得了良好的效果。
1. 工程概况
长易河水库工程位于西吉县兴隆镇团庄村，属葫芦河一级支流，是黄河流域水土流失严重的地区之一，也是该县自然条件最差、经济发展缓慢的贫困带片。该水库工程为碾压式黄土均质坝，控制流域面积103Km2，设计最大坝高29.0m，坝顶宽6.0m，坝顶长390m，总库容993万m3，其中淤积库容600.4万m3，兴利库容50.5万m3，调洪库容393.5万m3，属小（一）型水库，工程枢纽由土坝、输水建筑物及泄水建筑物组成，2009年开工建设。
坝址区地层主要岩性有第四系全新统冲洪积壤土，含砾粗砂、角砾 (Q4laL+pL)，第三系中新统含砾的砂质泥岩(N1h)。河床分布有第四系全新统冲洪积角砾 (Q42apL)，其厚度在1～1.5m，渗透系数6.0×10-2cm/s，属强透水层；两岸的Ⅰ、Ⅱ级阶地为第四系全新统冲积壤土(Q41aL)，最大厚度大于15m，左岸湿陷厚度在 10～15m之间，右岸湿陷厚度在 12～15m之间，均属Ⅱ级自重湿陷性场地；壤土下部为第四系全新统冲洪积含砾粗砂层(Q41apL)，厚约3m，为强透水层，K=6×10-2cm/s，埋深于沟底以下6m；第四系冲洪积层下部为第三系中新统红柳沟组(N1h)含砾的砂质泥岩，其强风化厚度2m，中等风化厚度3m。湿陷性壤土物理力学指标见表1。
2. 坝基处理
2.1 湿陷性黄土面积确定。
根据长易河水库实测的1/500地形图，结合工程地质勘探成果报告，经量算，水库坝址区域湿陷性黄土面积为：左岸长×宽＝60.0m×21.0m＝1260 m2，左岸长×宽＝60m×5.0m＝300 m2，合计1560 m2。
2.2 挤密孔布置，孔心距计算。
根据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004规定，挤密孔的孔位按正三角形布置，孔心距按下式计算：
S=0.95cρdmaxD2-ρd0d2cρdmax-ρd0
式中：S——孔心距（m）；
D——挤密填料孔径（m）
ρd0 ——地基挤密前压缩层范围内各层平均干密度（g/cm3），取样检测值为1.374（g/cm3）；
ρdmax——击实试验确定的最大干密度（g/cm3）， ρdmax=1.75g/cm3；
c——挤密填孔（达到Ｄ）后，3个孔之间土的平均挤密系数不宜小于0.93。
当挤密处理深度大于12m，但小于15m时，可预钻孔，其直径（d）为0.25～0.30m；挤密填料孔直径（D）宜为0.50～0.60m。
将相关数据确定后，计算孔心距为：
当d取0.3m，D取0.6m时：
S=0.95 0.93×1.75×0.62-1.374×0.320.93×1.75-1.374
＝1.28m 取S=1.3m
依据计算结果，坝基共布置挤密孔924个，平均深12m，总进尺11439 m，其中左岸746 个，进尺 8947m，右岸178个，进尺2492m。
2.3 挤密法注意事项。
（1）孔底在填料前必须夯实。
（2）成孔挤密，应间隔分批进行，成孔后及时夯实，当为局部处理时，应由外向里施工。
（3）机械挤密，在基底下宜设置0.50m的灰土垫层。
（4）挤密填料为3:7灰土，宜分层回填夯实。击实实验表明：3:7灰土最优含水率为17.5%，最大密度1.57g/cm3，压实系数不宜小于0.97，填料干密度控制在1.523g/cm3以上。填料层厚度和夯实质量，可以通过现场试验测定。
（5）挤密填孔后，3个孔之间土的最小挤密系数不宜小于0.88（乙类建筑物），可按下式计算。
ηdmax=ρd0ρdmax
式中：ρd0 ——挤密填孔后，3个孔之间形心点部位土的干密度（g/cm3）。
（6）挤密前，湿陷性黄土的饱和度Sr≤65%，否则需进行脱水处理，以免影响挤密效果。
（7）挤密完成后，待地质部门取样检测合格，方可进行下道序的施工。
（8）检测点的位置在距孔心2/3孔半径处。
3. 挤密效果分析
2011年6月，西吉县水利工程责任有限公司完成了长易河水库湿陷性黄土坝基全部挤密处理工作，同年8月委托宁夏水利水电勘测设计院有限公司地勘分公司对该水库湿陷性黄土挤密后的坝基进行补充地质勘探和检测。成果表明，坝基湿陷性黄土挤密后，上部2～4m原Ⅱ级（中等）自重湿陷性黄土场地变为Ⅰ级非自重湿陷性场地，湿陷系数下降为0.013；下部土层原Ⅱ级（中等）自重湿陷性黄土场地变为非湿陷性黄土，自重湿陷量△zs=29.6mm≤70mm。按照《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004规定判断分析，坝基黄土湿陷性得以消除，各项技术指标显示挤密法处理取得良好的效果。
4. 结束语
西吉县长易河水库工程湿陷性黄土坝基采用挤密法处理的运用，开创了宁夏南部山区新建水库、病险水库除险加固工程湿陷性黄土坝基处理的先例。该方法处理湿陷性黄土坝基具有施工简单、投资低、效果好的优点，为其它类似工程提供了详实可供参考的资料，具有一定的指导作用和推广价值。
参考文献
［1］ 顾淦臣、陈明致等，《土坝设计》，水利电力出版社，1978.
［2］ 朱建业、邵维中等，《水利水电工程地质勘察规范》，中国计划出版社，1999.
［3］ 《湿陷性黄土地区建筑规范》，》GB50025-2004，中国建筑工业出版社，2004.