寺坪水电站大坝坝基河床砂砾石覆盖层强夯处理

第２期　２０１０年２月　广东水利水电　ＧＵＡＮＧＤ０ＮＧ　ＷＡＴＥＲ　ＲＥＳ０ＵＲＣＥＳ　ＡＮＤ　ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ　Ｎｏ．２　Ｆｅｂ．２０１０　寺坪水电站大坝坝基河床砂砾石覆盖层强夯处理　林训钢　（葛洲坝新疆工程局有限公司，新疆乌鲁木齐摘８３００００）　要：寺坪水电站大坝为混凝土面板砂砾石堆石坝，最大坝高为９０．５ｍ，强夯处理高程为２３１～２４１ｎｌ。该文主要阐述和分　析强夯处理的施工及其成果，为今后同类型基础处理的设计与施工提供借鉴。　关键词：坝基；砂砾石；覆盖层；强夯处理　中图分类号：ＴＶ５４１　．１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００８—０１１２（２０１０）０２—００３３—０４　１概述　施工参数如下：　寺坪水电站位于汉江中游右岸支流南河上段粉清　河上，坝址在保康县寺坪镇肖家湾。大坝为混凝土面板　砂砾石堆石坝，最大坝高为９０．５ｍ，水库正常蓄水位高　程为３１５ｍ，永久建筑物由混凝土面板坝、溢洪道、引水　式厂房组成。　坝区河床覆盖层为第四系全新统冲积砂砾石层，该　强夯施工分两序进行，按梅花型Ｉ、Ⅱ序布点，点点　跳夯、排排跳夯，夯击能及夯击遍数根据深度确定（见　表２）。点夯完成整平后，低能量满夯１遍，夯击能６００　～９００ｋＮ・ｍ。　表２强夯施工参数　层结构松散，具有强透水性，渗透系数为５．７×１０　ｃｎ￣／ｓ，厚度为１０—１３ｍ。河床呈“ｕ”字型，下伏基岩为　志留下统罗惹坪组灰色砂质页岩、页岩、粉砂岩，一般具　有微弱透水性。　根据设计要求，对大坝基础河床砂砾石覆盖层保留　部分进行强夯处理。　２砂砾石覆盖层强夯处理设计要求　３）检测方法　为了解坝基砂砾石覆盖层厚度、基岩埋深、地基土　在垂直向和水平向的密实均匀性，以及强夯处理后的效　果，主要采用以下试验方法进行强夯前后的比较：　１）强夯处理之前，查明河床砂砾石的分布及厚度，　是否存在软弱夹层等情况。　２）先进行强夯试验，通过试验进一步确定强夯质　量控制标准和施工参数。　质量控制标准如下　①干密度（灌水法）；　②颗粒分析（筛分法）；　③原位渗透（双环法）；　④旁压测试；　⑤多道瞬态面波测试。　３强夯试验　①河床砂砾层经强夯处理后其相对密度应不小于　０．７，干密度不小于２．１５ｇ／ｃｍ　。　②强夯后地面最终夯沉量按表１控制。　表１　强夯地面最终夯沉量控制　３．１试验方法及区域　强夯试验区选在下游围堰靠近河床中心线附近区　域（河床覆盖层最厚）。试验采用起升能力为２５ｔ履带　式起重机，配备龙门架，自动脱钩，使夯锤提升到预定高　度后自动脱钩落下夯击地基，夯锤为圆柱形，重为　③强夯最后２击相对夯沉量不大于５　ｃｍ。　２３．１０ｔ，夯锤直径为２．２０ｍ，底面积为３．８ｍ　，提升高度　收稿日期：２００９—１２—１８；　修回日期：２０１０—０ｌ一０８　作者简介：林训钢（１９７７一），男，本科，工程师，从事施工技术管理工作。　・３３・　２０１０年２月　第２期　林训钢：寺坪水电站大坝坝基河床砂砾石覆盖层强夯处理　Ｎｏ．２　Ｆｅｂ．２０１０　为１３ｍ。试夯区分２块进仃，兵中试夯区１为３０ｍ　Ｘ　８ｍ　表３试夯前后千密度检测成果　（面积为２４０ｍ。，２４个夯点），夯点间距为４ｍ×４ｍ；试夯　区２为１５ｍ×３１．５ｍ（面积为４７２．５ｍ　，２１个夯点），夯　点间距为５ｍ×５ｍ。夯点布置见图１。　１　９－－一厂　一一Ｉ一　一一＿ｒ　１－　－－卫　一　一ｚ　Ｊ　Ｊ　　｝ｌ　Ｌ　一一　　Ｊｌ　Ｉ　，　从表３中可以看出：　９　４－一Ｌ一　一一Ｉ一　ｌ～＿Ｌ一　１　ｌ　　Ｉｌ　　　ｌｌ　①夯前：干密度为２．０４～２．０８ｇ／ｃｍ　，平均为２．０６　ｇ／ｃｍ３　；　＿｛＿一　一　一一　ｚ　一÷＿＿ｊ　一一　岳一｛一　一②夯后：干密度为２．１５～２．１９ｇ／ｅｍ　，平均为２．１７　ｃｍ　。　对比夯前、夯后干密度检测成果，干密度有较明显　的增加，较夯前提高５．３％。　２）颗粒分析　试夯前、后共进行６组颗料分析检测，成果见表４。　从表４中可以看出：　ｆ　１　８　ｆ　ｆ　２４　ｆ　ｆ　２　０　ｆ　　Ｉｒ一　一＿１－一　一ｒ一　一　Ｉ　１　０　，　Ｉ　一Ｉ　『　１４　ｆ　二序夯点　『　７【　Ｌ　一一Ｉ一一　～＿ｊ－一—　注：０一序夯点　①夯前：Ｐ５含量为１４．７％一２５．７％，平均含量为　２１．５％：　图１夯点布置示意　②夯后：Ｐ５含量为１９．７％一３４．４％，平均含量为　２８．０％。　３．２试验成果及分析　１）干密度　试夯前、后共进行６组干密度检测。成果见．表３　对比夯前、夯后颗粒分析成果，Ｐ５含量有较明显的　增加，较夯前提高３０．５％。　表４试夯前后颗料分析检测成果　３）原位渗透　从表５中可以看出：　试夯前、后共进行２组现场垂直渗透系数的检测，　成果见表５。　表５试夯前后原位渗透试验成果　①夯前：河床砂砾石覆盖层较松散，表层渗透　系数为１．２４×１０～ｃｍ／ｓ，深度增加渗透性有所降　低；　②夯后：为检验深层夯后的加固效果，取４ｍ深　的原位渗透试验，渗透系数为３．４９×１０～ｍ／ｓ。　对比夯前、夯后原位渗透试验成果，渗透系数有较　明显的增加，降低一个数量级。　・３４・　２０１０年２月　第２期　广东水利水电　Ｎｏ．２　Ｆｅｂ．２０１０　４）多道瞬态面波测试　试夯前、后共进行３组面波波速检测，成果见表６。　表６试夯前后面波波速提高率统计　对比夯前、夯后面波波速检测成果，夯后波速较夯　前有较大提高。　５）沉降量　试夯区１、２沉降量见表７。　表７试夯区沉降量统计　３．３强夯试验分析　综合分析以上资料，可以得出以下结沦：　１）试夯区强夯后河床砂砾料干密度与强夯前的干　密度有较明显的增大，强夯后渗透系数较强夯前有所减　小，浅层（０～５ｍ）强夯后旁压模量较强夯前提高１倍以　上。　２）试夯区面波检测成果表明，强夯后表层仍较松　散，但浅表松散层变薄；强夯影响深度为６～８．６ｍ。　３）从夯击击数与沉降量的关系分析：施工区未出　现异常震陷，表明各试　拟加固砂卵石层无大的软弱层　存在；２个试区击数达７～８击时即达到设计沉降值要　求，继续夯击沉降不明显；从单击沉降量看，４４ｍ　夯击　能量受间距影响，夯问土侧向挤密明显，造成表层硬化，　影响夯击能向深部传递，从而影响加固深度。　４）孑Ｌ隙水压力消散：按规范砂土孑Ｌ隙水压力消散　时间瞬间即完成，拟加固砂卵层为卵石夹含粒级不等的　砂，无土质，其压力消散效果优于砂土，因此，夯击遍数　间可不予考虑间歇。　５）夯点间距：根据现场施工所获资料及类似Ｔ程　施工经验，拟将夯点间距选定４．５ｍ，单点击数８～１２　击。　４强夯施工　１）根据试夯成果，结合现场实际强夯区域，为加快　进度，减少移夯机量次，以利于连续作业，将强夯区划分　为６个单元（坝轴线以上２个单元，坝轴线以下４个单　元）。　施工参数：夯点问距为４．５ｍ×４．５ｍ，夯锤重为　２３．１ｔ，夯锤直径为２．２ｍ，落距为１３ｍ，夯点按梅花型　Ｉ、Ⅱ序布点，点点跳夯、排排跳夯。　２）主要施工步骤　①清理并平整施工场地，并圈定强夯范围；　②标出第ｌ遍夯击位置，用石灰做标记，并测量场　地高程；　③起重机就位，使夯锤对准夯点位置；　④测量夯前锤顶高程；　⑤将夯锤起吊到预定高度，待夯锤脱钩自由落下　后放下吊钩，测量锤顶高程；　⑥重复步骤⑤，按规定的夯击数及控制标准，完成　１个夯点的夯击；　⑦移动夯机重复步骤③～⑥，完成第１遍全部夯　点的夯击；　⑧用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；　⑨最后用低能量满夯，并测量夯后场地高程。　完成强夯总面积１９　０００ｍ　，施工夯时３８ｄ。　３）由于强夯施工后，表面较松散，坝基回填前，现　场采用１８ｔ振动碾对强夯区振动碾压８遍。　５数据分析　按照设计、规范要求施工，强夯施工区试验检测成　果列于表８～表１２。　表８强夯施工区干密度检测成果　表９强夯施工区原位渗透试验成果　・３５・　２０１０年２月第２期　表１Ｏ强夯施工区旁压测试成果　广东水利水电　Ｎｏ．２　Ｆｅｂ．２０１０　较明显的增大，强夯后渗透系数较强夯前有所减小，浅　层（５ｍ以内）强夯后旁压模量较强夯前提高１倍以上；　２）面波检测成果表明，强夯后表层仍较松散，但浅　表松散层变薄，强夯影响深度为６～８．６ｍ；　３）夯击击数与沉降量的关系分析：施工区未出现　异常震陷，表明各夯区无大的软弱层存在；两个夯区击　数达７～８击时即达到设计沉降值要求，继续夯击沉降　不明显；　４）在整个强夯加固区施工中，未出现异常缺陷及　表１１　强夯施工区面波波速提高率统计　夯坑周围明显隆起，坝基加固效果较为理想。　７　结语　１）根据强夯施工及检测的成果来看，河床砂砾石　层经强夯处理后，在５ｍ深度以内的土层干密度有了较　大提高，渗透系数有所减小，旁压模量有大幅提高，土层　性质有较好的改善。河床砂砾石层的加固处理施工满　表１２强夯施工区沉降量统计　足设计要求，起到了加固的效果。　２）河床砂砾石保留约２０万１ＴＩ　，比开挖、回填节约　资金４２０万元以上；同时提前１个月工期，为大坝后序　施工赢得了时间。　３）寺坪水电站大坝坝基的加固处理方法及施工技　术，在设计、科研、施工上积累了宝贵的经验，为今后类　６强夯区施工检测结论　似工程提供了参考。　（本文责任编辑马克俊）　１）强夯后河床砂砾料干密度与强夯前的干密度有　（上接第３２页）　６结语　［２］　吴恒强．广　西雷暴活动特点分析［Ｊ］。热带地理，２００４，２４　（２）：１２３—１２６．　１）揭阳市属于雷暴多发区，近４０年平均雷暴日为　６６．５ｄ，年际变化辐度大，最多年为１０９ｄ，最少年仅为　４５ｄ，且年际变化呈波动减少趋势。　［３］　毛慧琴，宋丽莉，刘爱君，等．广东省雷暴天气气候特征分　析［Ｊ］．广东气象，２００５，２７（２）：７—１０．　［４］　张敏锋，冯霞．我国雷暴天气的气候特征［Ｊ］．热带气象　学报，１９９８，１４（２）：１５６—１６２．　２）揭阳市一年４季均有雷暴发生，且呈现明显的　季节性变化，４～９月是雷暴发生的高发期，月际雷暴发　生次数具有双峰型特征，峰值出现在６月和８月。　３）揭阳市雷暴８０％保证率初日日期在２月下旬，　雷暴终日出现较晚，９５％保证率日期在１２月底。　［５］　区志中，张美平，敖淑珍．近２Ｏ年白云机场雷暴气候的统　计特征［Ｊ］．广东气象，２００３，２０（２）：１３—１４．　［６］林卓宏，梁敏妍，卢炳源．气象防灾减灾项目可行性评价　［Ｊ］．广东气象，２００８，３１（２）：４０—４２．　［７］林巧美，陈裕强，陈裕壮，等．一次雷击事故的天气形势及　成因［Ｊ］．广东气象，２００８，３０（１）：５０—５２．　４）揭阳市雷暴天气的影响系统主要有锋面低槽　类、副热带高压边缘类和热带天气系统等。　参考文献：　［８］林良勋，梁巧倩，温晶，等．广州地区雷电时空分布特点及　天气学分析［Ｊ］．气象科技，２００６，３４（６）：６７９—６８３．　［１］包炳生，丛黎强，胡春良．雷电灾害与防御［Ｊ］．科技通　报，１９９５，１１（５）：２８５—２８８．　（本文责任编辑罗睿）　・３６・