试析湿陷性黄土地质水利设施软弱地基的施工处理技术

宁军华

（中国水电建设集团十五工程局有限公司，陕西 西安 710068）

0 引言

在进行水利设施施工建设中经常会遇到软弱地基，尤其是在湿陷性黄土地区，软弱地基的深度更大，现场条件更加复杂，处理难度也随之提升。这就要求结合湿陷性黄土地质条件的特点，采用科学有效的处理技术，方可保障施工质量。级配砂夹石换填技术是一种常用的软弱地基换填技术。但在实际应用中，需要结合工程特点，严格把控好每个施工细节，才能提升换填处理的效果。基于此，开展湿陷性黄土地质水利设施软弱地基的施工处理技术的分析研究就显得尤为必要。

1 工程概述

韩城市禹门口抽黄改造工程主要由一级取水泵站、泥沙处理站、二级加压泵站及输水管线组成。泥沙处理站由加药间、HPS 澄清池、排泥系统、电气及自动化控制等辅助生产配套设施等组成。HPS 澄清池基坑开挖尺寸为48.15m×114.9m，原设计采用50cm 厚的级配砂夹石进行换填，基坑开挖至底标高后，由于底部局部存在湿陷性黄土，地基承载力难以达到设计要求。后经设计变更基坑往下开挖1m，再增加1m 厚的级配砂夹石换填；实际换填厚度为1.5m，换填方量8380m3，设计要求砂夹石级配为3:7，压实系数不小于0.97。石子为1～2cm 和1～3cm 混合的碎石。

2 软弱地基处理工艺

在案例工程施工中，为提升软弱地基处理效果，选择了级配砂夹石处理技术，石子采用20t 自卸汽车从开采现场运输到施工现场，总运输距离为50km。砂子采用同样选择20t 汽车，从制砂场运输到施工现场，总运输距离为30km[1]。石子和砂子运输到施工现场后，在施工现场进行拌和，采用ZL50 装载机和1m3反铲，按照试验室确定的配合比来拌和混合料。为控制拌和效果，在拌和中可采用人工配合洒水车进行加水。拌和好的混合料通过ZL50 装载机运输到施工面。人工配合ZL50 装载机和1m3反铲摊铺平整。20t 自行式震动压路机和1t 小型振东碾压设备配合碾压，以保证压实能够达到设计要求。级配砂夹石处理施工工艺流程如图1所示。

图1 级配砂夹石处理施工工艺流程

在应用级配砂夹石软基处理技术时，要严格按照相关标准和规范进行施工，同时加强对每个施工细节的控制，才能发挥出应有的优势，更好地保障施工质量。

3 湿陷性黄土地质水利设施软弱地基的施工处理技术的应用要点

为更好的掌握影响湿陷性黄土地质水利设施软弱地基处理质量的因素，本工程在施工中对加药间和陈清池砂夹石基础换填进行了全方位的验收统计，其结果如表1 所示。

表1 标准项目验收质量统计

从表1 中能够看出，影响砂夹石基础换填质量的因素中，压实度和摊铺平整度是主要因素，需要结合实际情况，找到引起压实度和摊铺平整度超标的主要因素，以采取有针对性的施工技术措施，以最大限度上保障施工质量。在级配砂夹石软基处理施工中影响压实度和平整度的主要因素包括以下3 点。

3.1 卸料

石料、砂料由20t 自卸车运到工地，现场搅拌使用ZL50 装载机和1.0m3反铲按照设计和实验室要求的配合比拌和均匀，人工配合洒水，含水率按照实验室确定的最优含水率4.9%控制。通过ZL50 装载机将合格的砂石和夹石运输到工地。本工程施工中对现场施工情况进行了分析调研，在卸料时存在很多问题，如自卸车在卸料时存在操作不规范，随意卸料，卸料间距有大有小。这会对后期砂夹石的摊铺质量造成影响，出现摊铺厚度不均匀，摊铺效率比较低等问题，严重影响了软弱地基处理的平整度和压实度。为解决这一问题，采用了如下措施。

卸料不规范、方法不合理，不但会增加后期摊平、整平的工作量，而且不利于使用效率的提升，现代化工程项目质量和效率决定了施工企业的经济效益和市场信誉度。因此，在进行湿陷性黄土地质水利设施软弱地基的施工处理中，需要结合现场实际情况，通过测量确定需要处理的软弱地基面积，再以此为依据，确定卸料汽车的载重量，以及需要投入的卸料车数量。级配砂夹石混合料运输到施工现场后，需要在专人指挥下进行卸料，研究私自做主胡乱卸料，严格把控好卸料的间距，为后期摊铺提供良好的条件，从而避免混合料摊铺不均匀的问题，提升施工效率，更好的保障压实度和平整度。

3.2 摊铺平整

本工程人工配合ZL50 装载机和1.0m3反铲分层摊铺整平，摊铺厚度按40cm 控制。但就施工现场实际情况而言，还存在砂夹石混合料摊铺时整平机配置不合理。为更好的掌握影响级配砂夹石换填处理软弱地基平整度、压实度的原因。本工程在施工中通过现场调查的方法对级配砂夹石基础混合料基础面平整施工作业进行分析。分析结果表明，在施工现场人工配合装载机整平的效率比较低，经过现场测量发现平整度误差都超过了允许的范围，出现了多次返工问题，严重影响了施工的效率和质量。为了解决这一问题，采用了如下措施。

由于本工程施工规模比较大，为加快施工速度，尽快完成施工人员，需要采用多种机型设备相互配合的施工方法。例如，装载机专门负责级配砂夹石的摊铺，摊铺后再由平地机进行整平处理。在平地机上配置了先进的水准仪控制系统，可对铺料厚度进行实时检测和平整，从而级配砂夹石摊铺的平整度，为后期压路机碾压，提供均匀的混合料厚度，以减少碾压遍数，提升压实度和平整度。具体的操作方法为：由自卸式汽车将填料运送到工地，由测量员预先测得原位标高，由施工员负责安排的车辆在规定的范围内进行均匀的倒料。在逐层填土时，首先按照场地情况布置装车路线，施工面由专人负责，分层进行，由低到高，由两侧向中间依次卸载。先粗平：在卸完填料后，先用装载机将其摊平，然后用手工将其基本平整[5]。第一次平整后，施工人员和测量人员按照设计要求，对更换填料的松层厚度和宽度进行检验，达到要求后，才能进行平整。再次精整：按预定的松层厚度，用平地机械进行平整，以确保松层厚度与预定标高一致。为确保平整土层，平整后先用压路机压实，然后用平面机进行平整，并在平整期间随时进行标高测量，确保平整。

3.3 碾压

碾压由20t 自动振动压路机与1t 小型压路机协同碾压，按现场生产试验确定碾压次数。现场生产试验是在加药室的基础上进行的。碾压完毕后按照规范规定进行取样检测，压实系数符合设计要求不小于0.97，所有取样点全部合格后再进行下道工序施工。本工程在碾压施工中，遇到的主要问题是级配砂夹石混合料含水量不满足要求。对级配砂夹石基础换填之后进行现场取样试验研究，通过烘干法测得级配砂夹石混合料含水率均在最优含水率5%偏差之外，且干密度都小于2.19kg/cm3，压实度也都小于0.97%，没有达到设计要求的标准。为解决这一问题，采用了如下措施。

为保证施工质量，严格控制好混合料的含水率，需要在施工现场进行实时检测，按照最终的试验结果合理调整级配砂夹石混合料的含水率。若含水率不足时要用洒水车进行补水。由于本工程在实际施工中遇到干密度小于2.19kg/cm3的问题，不利于保障换填料最终的压实度。针对这一问题，需要适当提升混合料的含水率。本工程澄清池换填压实度控制效果验证如表2所示。

表2 澄清池换填压实度控制效果验证

针对施工中干密度过小的问题，本工程通过洒水车均匀洒水的方法，来提升混合料含水率，提升了混合料压实的质量，最终的压实度也都达到了设计要求，表明在级配砂夹石换填技术处理软弱地基时，按照试验结果合理调整混合料的含水率，可有效提升施工质量和效率。

4 施工效果

在案例工程软弱地基处理中采用了级配砂夹石换填处理技术，虽然在实际施工中遇到了一定的问题，但通过对问题的分析研究，拟定了有效的解决方法和对策，顺利完成了施工任务，并取得了良好效果。

（1）技术先进。通过分析施工中存在的问题，并提出相应的解决办法，使得的级配砂夹石换填处理工艺更加完善，技术更加先进性，可为今后类似工程的施工提供一定的参考和指导[6]。

（2）经济效益。采用常规换填技术，15 个人配合配置1 台装载机澄清池摊铺整平需要2 天时间，装载机1 个台班费按照500 元计算，15 个工人一个工日的工资为150 元，需要投入的总费用为150×15×2+500=5000 元。通过调整施工方案，优化施工方法。相同的整平工作仅需要0.7 个台班就能完成，一个台班按照800 元计算，则节约的费用了5000-560=4440 元。为保证级配砂夹石换填处理效果，至少需要分三层摊铺，若按照分三层摊铺计算可节约4440×3=13320 元，经济效益非常显著。

（3）施工效率。调整施工方法后，使得级配砂夹石换填处理效率得到了显著提升，有效缩短了各道工序之间的间隔，加快了施工速度。

（4）无形效益。通过优化级配砂夹石换填处理施工方法后，使得施工效率和质量得到了显著提升，得到了监理和业主的一致好评，提升了施工单位的形象和市场信誉度，对企业持续健康的发展有非常重要的意义。

5 结语

综上所述，结合实际案例，分析了湿陷性黄土地质水利设施软弱地基的施工处理技术，分析结果表明，湿陷性黄土软弱地基处理难度大，质量要求高。采用级配砂夹石换填处理技术可对软弱地基进行有效的加固处理，从而为水利设施的建设提供稳定基础支持。针对级配砂夹石换填处理施工中存在的问题，需要通过现场的调研和试验的方法确定问题的成因，并寻找最佳、最有效的解决方法，以最大限度上软弱地基处理效果，更好的保障水利设施施工质量。