务坪水库软基筑坝基础处理技术_论文__15978.docVIP

务坪水库软基筑坝基础处理技术_论文_  摘要：本文通过离心物理模型试验、有限元固结计算、坝坡稳定数值分析和振冲碎石桩生产性试验，确认了振冲碎石桩加固软基、修筑14m高的反压平台预压固结和分期施工综合应用方案修建务坪水库的可行性与有效性。经过精心设计和施工，2001年5月大坝顺利封顶，目前运行正常，表明振冲碎石桩处理软基是成功的。? 关键词：软基?振冲?碎石桩?离心模型? 　饱和软土具有高压缩性、高灵敏度、高流变性和低强度、低渗透系数的工程特性，因此在软基上施工面临着孔压过高、变形过大、抗力过小的难题。在堤坝施工期间，如果上坝速度过快，软基内的水无法及时排出，会使地基孔隙水压力升高，有效应力降低，进而导致坝体产生开裂、滑坡或者地基失稳等事故。技术人员一直在寻找有效的工程措施，通过对软基进行处理来保证大坝的安全，主要方法有设置砂井加快排水、控制上坝速度、分期施工提高软土的固结度和振冲碎石桩处理地基等方法。过去一般认为振冲碎石桩不适宜加固软弱黏土，被加固的软土需要具有20kPa以上的天然不排水抗剪强度。刘复明等[1]通过试验和研究发现，如果加大置换率，加速桩间土的排水固结，碎石桩仍可在淤泥地基中使用，可提高地基承?载力0.2～2.5倍。近年来，利用高置换率振冲碎石桩处理软弱黏土地基的工程实例逐渐增多，但是在大坝坝基处理中却仍然少有应用。云南务坪水库采用振冲碎石桩处理其厚达33.0m的湖积软土地基，大坝填筑完成已有3年，运行和沉降观测都表明效果很好。本文主要介绍务坪水库软基加固处理方案及其验证，以及振冲碎石桩的检测结果。1?工程概况　　务坪水库位于云南省西北部的华坪县境内，为中型三等工程，水库总库容4990万m3，主要用于农业灌溉。拦河坝为黏土心墙碾压堆石坝，设计坝高52.00m，坝轴线长210.00m，坝体最大横断面282.00m，坝体典型剖面见图1。 图1　务坪水库大坝剖面 　　务坪水库坝址区的地质条件十分复杂，分布着滑坡群和深厚湖积软土层。坝轴线上游左岸分布有体积达10万m3的3号滑坡、9号滑坡，右岸分布有5号滑坡及可能滑坡体积达23万m3的不稳定山体。右坝肩存在2号和4号滑坡，右坝肩下游侧为滑动面宽42m、体积123万m3的1号滑坡。坝轴线上游分布着面积超过0.4km2湖积层软土，其最大埋深33.0m，一般埋深达20.0m，而且这种软土远远没有达到自重固结，孔隙比在1.5～2.0之间，天然含水量一般为60%～80%，呈流塑状，不排水抗剪强度cu不到20kPa。　　在软土地基上修建最大坝高52m的大坝，国内外还没有先例，已建成的加拿大Lornex尾矿坝坝高43m[5]、我国浙江绍兴汤浦水库坝高37.2m[2]，均小于务坪大坝的高度。国内外软基筑坝工程实例见表1。 表1　国内外软基筑坝工程实例 工程名称 最大坝高 地基情况 处理方法 资料来源 云南务坪水库 52.0m 33.0m厚的湖积软土与滑坡堆积体 振冲碎石桩，预压固结，分期施工 本文 浙江慈溪杜湖水库 17.5m 16m厚软黏土，含水量45%，塑性指数16%，有效内摩擦角28° 正三角形分布砂井，直径42cm,间距3.0m 文献［2］ 浙江绍兴汤浦水库 37.2m 3.0～5.0m厚的淤泥质黏土 振冲碎石桩 文献［3］ 阿尔伯特Mildred?Lake 11～43m一系列坝 1m多厚的泥炭土，长120m(湖的西边)和220m(湖的东边)。1～4m厚很软的有机粉土 挖除部分泥炭土，分期施工 文献［4］ Lornex尾矿坝 43m 夹杂透水砂层的黏土，不排水强度为5～90kPa，最上面4m的工程性质较差，下面两层相对较好 坡度3∶1，分期施工，砂井排水系统 文献［5］ 阿尔伯特Forty?Mile?Coulee 东西两座坝均为28m 湖积软土，东部坝下60m厚，西部35m厚。塑限18%～25%，有效内摩擦角19.5° 分期施工，1∶8的坡度，下游砂井排水 文献［6］ Saskatchewan?Rafferty 20m高，700m长 20～24m厚高塑性软土 袋装砂井 文献［7］ 　　由于没有其它可以比选的坝址，坝体不得不座落在相对较强的滑坡堆积体土层和软弱的湖积软土层这两种强度和变形特性相差很大的不均匀地基上。如何处理极为软弱的淤泥质黏土地基，提高地基承载力和抗剪强度，解决两种不同地基土层的差异沉降是务坪工程中最大的难题。　　湖积层软土分布于坝轴线上游的务坪盆地，沉积于老河床的砂卵砾石之上。为查明湖积层软土的组成、性质、分布范围以及物理力学性质，从20世纪70年代开始，先后在20多年的时间里对坝轴线上游的湖积层软土区进行了68孔共1593m的钻孔勘探工作。根据勘探结果，由岸坡至河床软土层厚度逐渐变大，最大厚度33m，一般8