大厚度自重湿陷性黄土渠基处理技术

摘要：文章以新疆伊犁某中型引水式水电站为例，对大厚度自重湿陷性黄土渠基的设计思路及措施进行探讨。希望能够通过文章分析，对大厚度自重湿陷性黄土渠基处理技术水平的进步与发展提供帮助。

关键词：电站引水渠；自重湿陷性黄土；地基处理；灰土垫层；翻压

中图分类号：TU 44文献标识码：ADOI编号：10.14025/j.cnki.jlny.2015.11.034

1工程概况

新疆伊犁某电站为引水式电站，工程规模为中型。工程任务是在满足当地灌溉及人畜饮水及兼顾河道基本流量的前提下，主要以发电为主。电站装机容量66兆瓦，设计发电流量58.01方立米/秒。电站引水渠总长10.9公里，位于河道右岸Ⅲ、Ⅳ阶地，沿阶地地面自东向西延，海拔高程1195～1235米。渠线两侧多为耕地、草场。

2工程地质条件

渠基湿陷性黄土为原生黄土，厚度巨大，室内试验定名低液限粉土，呈土黄色，干燥、稍湿，大孔隙，无层理。天然密度平均值1.45克/方立厘米，含水率平均值6.87%，比重平均值2.69，渗透系数1.52×10-5～9.55×10-5厘米/秒，平均值5.10×10-5厘米/秒，属弱透水层。天然状态压缩系数0.06-0.79MPa-1，平均值0.16 MPa-1，为中等压缩性土；饱和状态压缩系数0.12-1.74MP-1，平均值0.6MPa-1，属高压缩性土，由此可见黄土在浸水饱和后压缩性变大。根据黄土的物理性质参数，综合确定黄土承载力建议值100kPa。

湿陷性黄土地表20米以内，13米以下湿陷系数多小于0.03，为轻微湿陷性黄土；13米以上湿陷系数多大于0.07，属自重湿陷性场地，湿陷等级为Ⅱ（中等）———Ⅲ（严重）。深度13米以下湿陷起始压力多大于100kPa，13米以上湿陷起始压力多小于50kPa。

3湿陷性黄土渠基处理现状

基于本工程实际情况，选择灰土挤密法和原土翻夯灰土垫层法两种方法配合对其予以处理。由于本工程湿陷性黄土深度较大，所以结合本工程实际情况，选择机械造孔，然后以水泥灰土分层夯实方法予以处理。为了保证黄土湿陷处理质量，桩距布置十分密集，在桩周图夯填的有效挤密作用下形成了群桩效益，在降低桩周土湿陷性的同时，大大提高了地基承载力度。地基基础表层3米内湿陷性黄土采取原土翻夯灰土垫层法予以处理，在挖出湿陷土的同时，根据设计按比例对白灰及碎石进行掺入，在白灰最佳含水量状态下对其进行分层夯填。完成分层夯填后，经核算黄土湿陷变形量小于7厘米符合计划处理效果。

4渠基湿陷性黄土处理设计思路及措施

4.1处理的原则

对于非自重湿陷性黄土地基上的挖方渠道，由于渠底压力小于原上覆土体的饱和自重，即使浸水饱和，地基土层也不会产生湿陷。因此，对于该类渠道地基，不必针对地基湿陷性进行处理，仅采取常规的防渗和防冲刷措施即可。

对于所有湿陷性黄土地基上的填方渠道，以及自重湿陷性黄土地基上的挖方渠道，均需针对湿陷特征进行处理。

地基处理应根据建筑物地基土层的湿陷程度、地基的湿陷类型和湿陷等级、湿陷性土层的厚度、地基上部的荷载大小等条件，在保证建筑物安全的前提下，综合考虑投资、工期以及对周围环境的影响等因素，选择技术可行，经济合理的处理措施。

4.2渠基处理设计思路

就本工程而言，在渠道选线过程中考虑了减小地基上部荷载的需求，该段渠道均为挖方渠道，上部荷载已经不是导致渠基湿陷的主要因素，黄土浸水饱和是地基产生湿陷的主要因素。由于渠基自重湿陷性黄土较厚，完全消除地基土湿陷性难度很大，也不经济。因此，主要以防渗为主，结合排水，使湿陷性黄土无法达到浸水饱和的条件，并适当对渠基进行原土翻压处理，即提高了承载力，又减小了地基土的渗透系数，达到防止渠基湿陷的处理效果。

4.3渠基处理措施设计

渠基位于深厚湿陷性黄土地层，如采用完全消除湿陷性的措施，处理难度和投资将很大，渠道断面设计已考虑为提高渠基稳定性，已采用全挖方断面，经计算渠道投入运行后渠水及衬砌结构产生的荷载小于渠基黄土发生湿陷的起始压力，因此渠道荷载不是该段渠道发生湿陷变形的主要问题。该段渠基处理主要考虑加强渠道的防渗设计，以尽可能减少渠道渗漏导致渠基黄土湿陷沉降。具体处理措施采用翻压+垫层法，对渠基断面翻夯1.0米，其上设置40厘米厚的灰土垫层，另外结合渠道衬砌做好防渗处理（两布一膜加砼板的双防）并做好纵排水设计。

渠道横断面设计结构为渠底及边坡采用10厘米现浇混凝土板+两布一膜+50厘米厚砂砾石垫层→40厘米厚灰土垫层→1米厚翻压层→渠基。渠底砂砾石垫层中部处沿渠道纵向埋设排水管，在沿线渠基防渗体以下沿渠线每50米设置一根竖向排水管，排水管竖向延伸至砂砾石层。

5结语

综上所述，在进行大厚度湿陷性黄土渠基处理与设计时，为了保证处理与设计质量，工作人员必须要保证设计内容与实际情况的充分结合，确保处理设计、方法及具体施工行为能够符合大厚度湿陷性黄土渠基质量提升作出贡献，在提升大厚度湿陷性黄土渠基承载力的同时，发挥出其在引水式水电站当中的功能性作用，为引水式水电站的有效建设提供基础保障。

作者简介：保国平，本科学历，新疆兵团勘测设计院（集团）有限责任公司，中级工程师，研究方向：水利水电工程设计。