韩信沟大坝坝基处理设计方案有施工比选报告.doc

韩信沟大坝坝基处理设计方案比选 张瑞洁 （运城市水利勘测设计研究院，运城 044000） 摘要：通过对韩信沟水库大坝坝基处理方案的对比选择， 提出了应对特殊坝基土——液化土层（软基）的可行方法：连续粉喷桩墙，并介绍了其施工方法。使用此技术能封闭液化土层，并使软土硬结，加固成为稳定土基，为水库大坝坝基处理提供了有益的经验。 关键词：坝基处理；粉喷桩；加固 工程概况 韩信沟水库位于山西省运城市盐湖区东城区，水库上游为八一水库，属黄河流域涑水河水系，流域范围属黄土丘陵沟壑区。 水库属小⑵型水库。工程等别为Ⅴ等，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。 韩信沟水库属新修水库，具体位置位于八一水库下游700m处(邑东路)。水库的修建是根据市政府规划要求，为了解决运城市东城污水处理厂中水排放问题，最终增加蓄水库容。 结合地形及当地材料，大坝采用均质土坝，最大坝高8.8m，坝顶长114m，坝顶宽10.0m，坝顶高程356.0m，大坝上游坡比1:3.0，下游坡比1:2.5。 大坝工程规划水面线354.5m，可增加蓄水62.5万m3，工程建成后，弃水可以有效利用，并减少了弃水排放对下游农田及其它设施的淹没损失。 水库地下水位较高，据当地材料结合勘察测量，距地面仅0.7m。 根据《中国地震动参数区划图》，本区的设计地震动峰值加速度值为0.10g。根据《地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表》，本区地震基本烈度为Ⅶ度。 坝基工程地质 ⑴、坝基土组成及物理力学性质指标 根据勘察结果，坝基土由低液限粉土组成，根据物理力学指标可分为4层： 第①层低液限粉土：主要由低液限粉土组成，浅黄色，湿，中密，上部含大量植物根系。地基承载力建议采用值90kPa；第③层低液限粉土：主要由低液限粉土组成，浅黄色，湿，稍密，局部含少量黄色锈斑。地基承载力建议采用值110kPa；第④层低液限粘土：主要由低液限粘土组成，浅黄色～褐黄色，湿，中密，局部夹薄层粉砂，含少量黄色锈斑。地基承载力建议采用值150kPa；第⑤层低液限粉土：主要由低液限粉土组成，褐黄色，湿，密实，局部含少量黄色锈斑。地基承载力建议采用值170kPa。 ⑵、液化判别 由勘察土工试验成果表可知： 第①层坝基土为低液限粉土，其地质时代为第四系全新统冲、洪积物，粘粒含量为7.5～23.9%。 第③层低液限粉土，其地质时代为第四系上更新统冲积物。 第④层低液限粘土，其地质时代为第四系上更新统冲积物。 第⑤层低液限粉土，其地质时代为第四系上更新统冲积物。 根据《水利水电工程地质勘察规范》（GB50487-2008）附录P.0.3初判：第①层为可能发生液化的土层；第③、④、⑤层为不液化土层。 对第①层进行复判及液化计算，其成果见表。 液化判别及计算成果表 勘探点编号 试验点深度（m） 实测标贯击数（击） 地下水位（m） 粘粒含量Pc（%） 液化临界标贯锤击数N0 液化判定 ZK2 2.00 0.7 23.9 不液化 3.50 3.7 0.7 15.6 4.42 液化 5.00 4 0.7 7.8 4.39 液化 ZK3 2.00 0.7 17.2 不液化 3.50 2 0.7 14.1 4.37 液化 5.00 6.3 0.7 7.5 4.46 液化 由上表可知：坝基土会产生液化，第①层全新统坝基土按液化土考虑。 根据勘察结果及土工试验得出，大坝坝基土土层存在液化，地基承载力低，必需对坝基进行处理，以保证大坝建成后水库的安全与稳定。 大坝坝基处理方案的比较与选定 大坝坝基第①层低液限粉土（Q4al+pl）存在液化的可能性，对坝基的处理拟定三种方案，分别是：开挖换土、强夯及粉喷桩。现对每种方案一一进行介绍： 方案一：开挖换土（挖除置换法） 对判定可能液化的土层,应尽可能采用挖除置换法。挖除置换法是将地基基础底面以下一定范围内的软土层挖除，然后回填有较好压密特性的土进行压实或夯实,形成良好的持力层。从而改变地基的承载力特性,提高抗变形和稳定能力。 应用于本工程，开挖换土即对第①层5.2m深全部开挖运走，再进行分层夯实回填。 方案二：强夯法（动力固结法） 强夯法又名动力固结法，或动力压实法，是反复将10～40t的重锤提到高处使其自由落下，落距一般为10～40m，对地基土施加很大的冲击能。在地基土中所出现的冲击波和动应力，可提高地基土的强度、降低土的压缩性、改善砂土的抗液化条件、消除湿陷性黄土的湿陷性等。同时，夯击能还可提高土层的均匀程度，减少将来可能出现的差异沉降。 强夯法多用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。 强夯法用于处理砂土液化地基可以取得良好的处理效果，处理深度一般不超