水坠砂法地基处理在工程中的应用

中图分类号：O434文献标识码： A

随着近年来煤矿工业的蓬勃发展，陕西省榆林地区经济突飞猛进，从而带动该地区基础工程建设日益加快。水坠砂法处理砂土地基在该地区得以进一步推广、应用，为工程建设节约了大量的工程成本，缩短了工程建设工期。本文介绍了榆林市王圪堵水库供水净水厂工程水坠砂法处理建构物地基及房心土回填的施工方法，为充分发挥水坠砂施工的效率提供了参考。

一、工程概况

陕西省榆林市王圪堵水库供水净水厂工程位于榆林市榆横煤化学工业区南区A13地块内，设计规模为40万吨/日。主要净水处理构筑物包括室内格栅配水井1眼，室内絮凝沉淀池4座，室内滤站2组，清水池2座，送水泵房、变电站、加药间各1座；污泥处理构筑物包括污泥调节池、污泥浓缩池、储泥池、脱水机房、回流调节池各1座；附属建筑物包括综合办公楼、附属用房和门卫房，总建筑面积2040m2。

二、地质地貌

榆横煤化学工业区规划范围内全部为毛乌素沙漠南缘新月形风积沙丘及沙丘群地貌，地势南低北高，比较平坦。净水厂区域表层地质主要为Q4e01风积细砂、天然状态稍密、湿，浅黄色，其地基承载力特征值为60～90kPa。

三、建构物地基处理

净水厂建构物地基处理设计要求为水坠砂，处理后地基承载力特征值不得小于150kPa，处理深度为3m，处理范围为建筑物整体外边缘各加宽3m，详见地基处理立面示意图。

1．施工流程

详见水坠砂法施工工业流程图

水坠砂法施工工艺流程图

2．施工方法

施工前彻底清除原状地面表层松散土层及植物根系等。基坑开挖土方倒运至基坑安全范围内存放。

2.1 基坑开挖至设计标高以上50mm时，用装载机整平，人工配合，注水开始原层水坠;每300m2设置一φ63可移动软质水管，同时放水，注水稳定水头控制在超过砂面50mm左右或使砂保持饱和状态；注水完成后，用装载机承重(装载机铲斗内满载砂土)碾压，纵横各碾压四遍；碾压时不能漏压，后轮要压过前轮，重叠区域不少于轮宽的1/3，每一趟碾压实际压实两遍；碾压完成后，用环刀法检测压实质量，试验点数为每50～100m2不少于1个，压实系数不小于0.96，干密度不小于1.71g/cm3；试验合格后铺砂进行第一层水坠，试验不合格再纵横各碾压两遍二次取样试验，直至合格为止。

2.2 原层水坠完成后，开始第一层水坠施工；用装载机将存放的基坑开挖土方倒运至基坑内，砂样中粒径小于0.075mm部分不得超过总重的9%；砂层厚度不得超过300mm，整个基面一次铺设完成，用装载机摊平，人工配合，其表面平整度不得超过50mm；注水、碾压与检测的方法及要求同“2.1项”原层水坠施工；如此循环直至设计标高以上200mm。现以净水厂回流调节池地基处理原层水坠及第三层水坠环刀法检测压实系数数据为例说明水坠砂压实的密实度。

回流调节池地基处理原层水坠环刀法压实度试验记录表

干密度(g/cm3) 1.754 1.78 1.771 1.751 1.747 1.758 1.785 1.805 1.789 1.778

最大干密度(g/cm3) 1.820

压实度(%) 96.4 98.1 97.3 96.2 96.0 96.6 98.1 99.2 98.3 97.7

回流调节池地基处理第三层水坠环刀法压实度试验记录表

干密度(g/cm3) 1.804 1.791 1.756 1.767 1.762 1.769 1.802 1.789

最大干密度(g/cm3) 1.820

压实度(%) 99.1 98.4 96.5 97.1 96.8 97.2 99.0 98.3

2.3 地基检测

通过静载荷试验判定地基承载力特征值，通过重型动力触探试验判定地基处理层的均匀性。现以净水厂回流调节池地基检测数据为例说明水坠砂地基的承载力。

回流调节池水坠砂地基共设3个静荷载检测点，在最大加载量P=300kPa作用下的沉降量分别为3.53mm、3.81mm、3.54mm，沉降量均较小，且P-S曲线均呈缓变形，无明显拐点；在设计荷载150kPa作用下，3个检测点最大沉降量1.75mm，其相对沉降小于0.006；以此判定其地基承载力特征值fak=150kPa，安全系数K=2。

回流调节池水坠砂地基共设5个重型动力触探试验孔，沿深度方向每100mm锤击数平均值分别为1.0、8.4、13.0、19.8、26.2、36.8、45.8和50.0击，各层锤击数的变异系数分别为0.00、0.29、0.19、0.14、0.13、0.23、0.13和0.00，均小于0.30，以此判定地基均匀性较好。

地基检测完成且合格后，清除表层砂土至设计标高。

四、建构物房心土水坠

净水厂建构物杂多、施工工业复杂，絮凝沉淀间、滤站、变电站、脱水机房及综合办公楼等均存在房心土回填施工。回填压实度设计要求不得小于0.93。

房心土水坠砂回填施工，砂样取用地基处理余砂，砂样中粒径小于0.075mm部分不得超过总重的9%，并不得含有树根、砖块等杂物；用装载机、手推车将砂样运至房心内，人工整平，铺筑厚度不得大于300mm，整个房心一次铺设完成，其表面平整度不得超过20mm；铺设完成后，开始注水，注水稳定水头控制在超过砂面50mm左右或使砂保持饱和状态；注水完成后，用插入式振动棒对砂层进行振捣，振捣时采用梅花状下棒，下棒间距不得大于300mm，振捣棒插入深度尽量控制在不扰动下层砂层为宜，振捣棒需急插入、缓拔出以利棒孔弥平；振捣时间一般是砼振捣的2～3倍，每一棒振捣时间不得少于30秒，整体时间以确保砂顶面平坦无下沉现象为准；每层插入式振捣完成后，再用平板振动器振捣，进一步加强振捣效果。

每层水坠完成后均用环刀法检测压实度，试验点数为每50m2不少于1个，压实系数不小于0.93，干密度不小于1.71g/cm3；试验合格后铺砂进行下一层水坠，试验不合格再进行振捣，确保压实度满足设计要求为止。

现以净水厂综合办公楼房心土水坠回填环刀法检测压实系数数据为例说明水坠砂房心土回填的密实度。

综合办公楼房心土回填第一层环刀法压实度试验记录表

干密度(g/cm3) 1.710 1.715 1.718 1.714 1.715 1.713

最大干密度(g/cm3) 1.820

压实度(%) 93.2 93.7 94.4 93.6 93.7 93.5

综合办公楼房心土回填第三层环刀法压实度试验记录表

干密度(g/cm3) 1.731 1.710 1.747 1.714 1.715 1.712

最大干密度(g/cm3) 1.820

压实度(%) 95.1 93.2 96.0 93.6 93.7 93.3

五、结束语

实践证明，水坠砂法处理砂土地基是切实有效的，并且能大大缩短工程工期、节约工程成本。

1. 水坠砂原材丰富，基坑开挖后将砂土就近堆放在基坑四周安全范围内，取材方便，施工工艺简单，24小时均可安排施工，能大大缩短工程建设工期；

2. 水坠砂原材除用水外无材料成本，水坠砂处理地基综合单价10元/m3左右，且利用大部份基坑开挖砂样后，减少基坑开挖余土弃置工程量，大大节约了工程成本。

作者简介:刘小艳，女，2006年毕业于石家庄铁道学院工程造价专业，大学本专，助理工程师，现从事高速公路工程造价工作。