湟水北干渠南门峡四支渠工程落水洞地基处理方法.docVIP

湟水北干渠南门峡四支渠工程落水洞地基处理方法摘要 针对湟水北干渠南门峡四支渠工程区域的自然条件，分析了黄土落水洞的成因，进而提出处理方案，并对方案进行了比较和选择，以为工程施工的顺利进行提供参考。 关键词 落水洞；成因；地基；处理方法；湟水北干渠；南门峡四支渠 中图分类号 TU753 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2012）20-0204-02 黄土高原地区广泛发育的黄土落水洞既是一种典型的水土流失现象，又是一种新的地质灾害[1]。黄土落水洞具有多种类别，其分布的地域规律是由黄土高原的西北向东南发育密度呈递减趋势，黄土落水洞在深度上具有表、浅、中、深、超深5个层次；其空间发育明显受地层厚度、土性、地质构造、微地形地貌、水文地质及气候条件等因素影响。 1 自然概况 湟水北干渠南门峡四支渠工程位于互助县西山乡境内，属于湟水北干渠一期工程（黑泉水库灌区）的一部分，工程区位于互助县的西山乡邵代家村至西沟平村一带，地形坡度一般在10°～45°，海拔2 320～2 827 m。渠长1.59 km。该灌区输水线路自北向南横穿黄土低山丘陵梁峁沟壑区，冲沟深切，为减少渠线长度，选择较好的地形条件，在渠道上布置了相应的建筑物。工程区远离海洋，地处西北内陆，气候特征为：冬夏温差小，干旱，高寒，太阳辐射强，日照时间长，昼夜温差大，属于高原地区的干旱半干旱大陆性气候，同时气候地理分布差异大，垂直变化明显。多年平均气温3.6 ℃，极端最高气温29.6 ℃，极端最低气温-32.5 ℃，无霜期68～184 d，日照时数2 600～2 776 h。湟水流域蒸发量随海拔升高逐渐减少，一般在800～1 100 mm。一分干灌区内多年平均蒸发量为1 215 mm，最大冻土深度86～144 cm。湟水北岸的互助气象站，其多年气象特征：多年平均气温1.5 ℃，极端最高气温33.10 ℃，极端最低气温27.5 ℃，多年平均降水量482.7 mm，多年平均蒸发量1 215mm，平均风速1.7 m3/s，最大风速19 m/s，最大冻土层深 1.05 m。 2 黄土落水洞的成因分析 青海省湟水北干渠南门峡四支渠工程于2010年全部建设完工，但因2012年该地区降雨较往年多而且频繁，致使工程150 m钢筋混凝土暗渠全部沉陷塌方。究其原因，是因该段渠所在山体往上逾100 m高的部位大量分布漏斗形的落水洞，雨水经落水洞直穿渠底基础，从山底冲沟中流出，使这部分山体在深度5 m以上的范围成隐形“蜂窝”状的土体结构，而从山体表面丝毫发现不了造成地质缺陷的原因。 在黄土地区，常常由于地表水的冲蚀形成落水洞，该现象发育广泛。黄土高原地区广泛发育的黄土落水洞既是一种典型的水土流失现象，又是一种新的地质灾害。黄土落水洞具有多种类别，其分布的地域规律具有由黄土高原的西北向东南发育密度呈递减趋势，黄土落水洞在深度上具有表、浅、中、深、超深5个层次；其空间发育明显受地层厚度、土性、地质构造、微地形地貌、水文地质及气候条件等因素所控制。在该地区坡面及地面出现落水暗道，有的表面成喇叭口下陷，造成边坡塌陷或塌方。这些落水洞成为排泄地表径流的暗道，给场地及边坡的稳定性造成了较大的影响[2-4]。 研究表明：黄土落水洞的形成是多种内外因素综合作用的结果，主要因素包括地形地貌、水文气候、黄土的微观结构、土性、地层结构厚度、节理裂隙等，其中黄土落水洞形成的内因主要是微观结构和黄土土性；地层分布状况和节理裂隙为洞穴发育提供了物质和空间基础，洞穴的分布由地形地貌控制，水成为黄土落水洞形成的源动力。 3 黄土落水洞处理方案 黄土落水洞是水利工程建设中一种危害较大的地基问题，关于其处理方案，笔者在设计初期提出了如下几种。首先对山体逾100 m高的落水洞的地表径流入口进行处理，将落水洞上部及塌陷地段挖开，清除松软土用好土分层回填夯实，面层用黏土夯填，并使之比周围地面略高，同时作好地表水的截流防渗漏，将地表径流引到附近排水沟中，不使其下渗，然后对建筑物地基部分进行处理。 3.1 强夯法 用10 t以上的重锤从10 m以上的高度自由下降，强力夯击土体，一般锤重10～12 t，落距10～18 m时，可消除3～6 m深土层的湿陷性，并提高地基的承载能力。适于饱和度Sr60%的湿陷性黄土深层局部或整片处理。 3.2 垫层法 将基础下的湿陷性土层全部或部分挖出，然后用黄土：灰土为2∶8或3∶7的比例经过筛后，在最优质水量状态下分层回填夯或压实，垫层厚度为1.0～2.0倍基础宽度，控制土的干密度不小于1.6 t/m3，它能消除一定深度内（一般为1～3 m）土的湿陷变形，改善土的工程性质，增强地基的防水效果，费用较低，适于地下水位以上局部或整片处理。 3.3 重锤