强夯法处理水库湿陷性黄土坝基技术报告.doc

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1、强夯法处理水库湿陷性黄土坝基技术工艺研究与应用技术报告中国水电基础局有限公司2011年1月1工程概况山西万家寨引黄工程备用水源呼延调蓄工程调蓄水库位于太原市呼延村西与引黄工程连接段出口之间好李子沟内，设计容积为200万m3，库底面积5.26万m3，正常蓄水位897.7m，对应蓄水面积13.28万m2，由半挖半填而成。调蓄水库大坝由主坝和副坝两部分组成，大坝坝顶高程为899.8m，主坝轴线长度为581.54m，最大坝高34m；副坝轴线长度105m，最大坝高8.5m。本项目为新建调蓄水库，主坝坝基位于湿陷性黄土地层上，为消除湿陷性、提高地基承载

2、力，主坝基础采用强夯法加固处理。强夯地基处理面积7.01万m2,地基加固要求为消除湿陷深度7～8.5m，承载力达到250Kpa。2研究目的强夯技术在建筑地基处理领域已被推广，但在水利工程坝基处理中应用极其少见。本工程湿陷性黄土坝基的强夯处理应首先进行合理的施工参数设计，用满足加固要求的施工参数指导工程施工。另外，根据水库坝基开挖后的基础面为不规则得斜坡面，但强夯施工机械比较庞大，所起吊的夯锤重达40吨，为施工安全和技术工艺要求，研究应用台阶法施工的方法满足强夯平地作业。最后，由于本工程强夯施工需冬季作业，为使地基加固效果不受冻土层的影响而进

3、行了强夯冬季施工技术的研究与应用。3强夯施工参数设计的研究强夯法施工首先要根据设计或试验成果确定强夯的施工参数，包括有效加固深度、最佳夯击能、夯点布置及间距、夯击数、遍数及间歇时间等。这些参数在理论上还不成熟，尤其是对湿陷性黄土等软土地基，需通过试验来确定。3.1有效加固深度根据不同的地层和加固目的，有效加固深度的判别标准和检验方法也不相同，对于湿陷性黄土，消除其湿陷性是主要目的之一。强夯法的有效加固深度应根据试夯或当地经验确定。本工程有效加固深度根据设计参数，通过现场强夯试验确定：当单击夯击能为6000KN.m，有效加固深度为8.5m；单

4、击夯击能为4000KN.m，有效加固深度为7m。加固深度可按修正后的的Menard公式进行预估：H=a式中：H—加固深度(m)；W—锤重(kN)；h—落距(m)；a—修正系数，黄土取0.35~0.5。3.2夯击能夯击能量是强夯的重要参数，夯击能过小不利于超静水压力的消散，夯击能过大易形成“弹簧土”。单击夯击能：单击夯击能为夯锤中W与落距h的乘积。单击夯击能越大，加固效果越好。单击夯击能一般根据加固土层的厚度、土质情况和施工条件等确定。由修正后的Menard公式单击夯击能Q=10(H/a)2计算。最佳夯击能（最佳夯击次数）：最佳夯击能是由现场

5、试验，给出夯击能量和夯坑容积关系曲线即夯沉量与夯击次数关系曲线确定，当曲线明显变缓时，说明能量增加，夯坑容积基本不变，可视为最佳夯击能即：当S-N曲线趋于稳定，且同时满足以下条件时，可取相应夯击次数为最佳夯击次数。①最后两击的平均夯沉量不大于50mm，当单击夯击能量较大时，不大于100mm；②夯坑周围地面不应发生过大的隆起；③不因夯坑过深而发生起锤困难。本工程根据试验后选择：Ⅰ区夯击能6000KN.m；Ⅱ区夯击能4000KN.m。点夯不少于15击，满夯不少于5击。3.3夯击遍数夯击遍数应根据地基土的性质确定，实践证明间隔夯击比连续夯好，间夯

6、对深层加固有利，间夯时夯击能量便于在土中深层传递，孔隙水容易向低压区排出，使一部分地基先固结，待夯第二遍时，可使充满孔隙水的另一部分土体得到能量，将孔隙中的水排出而得到加固。夯击时表层土因面波的运动而松散，最后必须进行满夯，使地基表层得到加固。本工程选择点夯两遍，最后一遍以2000KN.m满夯（1/4D搭接）一遍，以加固表层松土。3.4夯点布置及间距本工程根据加固要求采用等边三角形布置，第一遍夯点间距取夯锤直径2.5～3.5倍直径，第二遍夯点位于第一遍夯点之间。I区夯点间距为6.0m，行距为5.196m，II区夯点间距为5.0m,行距为4.

7、33m。3.5间歇时间间歇时间是指两遍夯击之间的时间间隔。间歇时间取决于土中孔隙水压力的消散时间，一般为2-4周，只有当夯击后的孔隙水压力消散、地基稳定后,才可以进行新的夯击作业。根本工程试验结果和地基土含水量低的特点,黄土夯击间歇时间取7d即可。3.6锤重与落距强夯加固数字模拟中的锤作用土的时间计算：夯锤起吊后自由落体过程中，重力势能转化为动能，所以有E=mgh=mv2/2,得夯锤接触地面的瞬间速度为：v=(2gh)1/2①式设夯锤从接触地面的瞬间至下沉量H处停止的时间为t，假设地基土为均质成层土，地基土对夯锤的反力为F，则由动量定理有：

8、(mg-F)t=0-mv②式又由能量守恒得：0-mv2/2=(mg-F③式由①②③式可求得锤作用土的时间为t=2H/(2gh)1/2=H（2m/E）1/2由上述公式可以看出锤作用