王子朝

(陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西 西安 710001)

中石油兰州石化公司阴洼沟固体废物填埋场工程位于甘肃省兰州市皋兰县中心乡阴洼沟，项目区距兰州市15 km，设计服务年限26.7年，总库容290万 m3。工程主要由1#及2#均质土坝、库区防渗工程、渗滤液收集系统、溢洪道、泵站及场区附属工程等部分组成。其中1#坝坝址位于阴洼沟沟口，设计坝高26.0 m，坝长230 m;2#坝位于1#坝上游250 m沟道左侧缺口，设计坝高26 m，坝长115 m。土坝顶宽均为5 m，内外边坡1:2.25，坝型为均质土低坝。

根据地质勘察资料，1#坝及2#坝坝基均为黄土，其中1#坝覆盖层厚度为12 m，2#坝为8 m，均属自重湿陷性黄土地基，湿陷等级II～III级，程度为中等～严重。根据规范要求，湿陷性黄土可用于均质土低坝坝基，但需采用挖除、翻压或强夯等方法进行处理，经过论证也可采用预先浸水的方法处理。考虑到坝基覆盖层较厚，挖除或翻压土方量达24.15万m3，工程量巨大，而浸水法施工周期又太长，本工程拟采用强夯法对坝基进行处理，消除地基湿陷性。

1 地质概况

1.1 区域地质

兰州市区地处祁吕贺山字型构造体系前弧西翼与河西系武威—兰州构造带的复合部位，不同构造体系的相互干扰或改造，使本区构造形迹十分复杂，两大构造体系近平行排列的断裂带，将兰州市区分割成多个隆起和断陷盆地。

项目区出露地层主要有元古界震旦系(AnZ)，古生界前寒武系(An∈)、奥陶系(O2—3)，中生界三迭系(T3 y)，侏罗系(J)、白垩系(K1)，新生界第三系(R)和第四系(Q)。与工程关系密切的地层为第四系(Q)和第三系(R)。

第四系(Q)冲积、洪积物，岩性主要为黄土状粉土、粘性土及砂砾卵石，厚度几米至数百米。下伏第三系(R)，岩性为浅桔红色及锈黄色泥岩、砂砾岩互层，底部为灰绿色砂质砾岩或砂岩，厚度大于100 m。

1.2 坝基地层及岩性

根据工程地质勘察资料，1#坝及2#坝基地层有第四系素填土、黄土状粉土及第三系泥岩、砂岩，分述如下:

1)素填土:分布于沟底，层厚一般为0.20～0.50 m，主要成份为冲填粉土、粘性土，混杂少量植物根及砂土。

2)黄土状粉土:坡洪积成因，分布于沟谷底部。该层厚度由沟脑至沟口逐渐变厚，1#坝址处厚12 m，2#坝址8 m，其成份主要为沟谷两侧山体黄土及出露的第三系泥岩、砂岩残积土经水流作用堆积而成。该层呈黄褐色—红褐色，土质较均匀，孔隙较发育，可塑—硬塑，稍密—中密。

3)泥岩、砂岩:属第三系地层，分布于整个场地，为场地地层的基底。1#坝址处埋深为12 m，2#坝址为8 m。该层为泥岩夹砂岩或泥岩、砂岩互层，砖红—褐红色，泥质或砂状结构，层状或块状构造，泥质、钙质胶结，局部夹砾岩。强—中风化。

2 强夯试验

依据坝基覆盖层厚度，对两座坝采用不同的强夯处理方案，根据设计要求，施工前分别选取坝基沟底中心区进行强夯试验。

2.1 试验参数

试夯地点均选择在坝址沟谷中心片区，其中1#坝强夯能级选择为6 000KN·m，拍平夯能级3000 KN·m，强夯设备选用50t双支撑强夯机，夯锺底面为圆形，直径2.5 m，锺重29t，夯锺落距21 m。拍平夯能级采用3000 KN KN·m，锺重20 t，夯锺落距15 m，1/4锺印搭接，每点2击。2#坝强夯能级选择为4 000 KN·m，强夯设备选用25 t双支撑强夯机，夯锺底面为圆形，直径2.5 m，锺重为25 t，夯锺落距16 m。拍平夯能级2 000 KN·m，锺重20 t，夯锺落距10 m，1/4锺印搭接，每点2击。

强夯主夯点均按等腰三角形布置，夯心距5×4.5 m，要求主夯平均夯沉量最后2击小于10 cm。坝基强夯处理要求:①有效处理深度1#坝基大于12 m，2#坝基大于8 m;②有效处理深度范围内湿陷性消除。

2.2 检测内容及方法

采用探井取土样，对强夯处理后夯心及两夯、三夯间坝基土进行湿陷性试验检测。试验区各开挖探井4处，即原状土1处，夯心1处，两夯间1处，三夯间1处。1#坝区探井深12 m，2#坝区深8 m，自终夯面下每隔1 m取土样各1组。

对土样进行常规土工试验，评价处理后坝基处理效果。主要进行坝基土的物理力学性质试验，为地基处理后的效果对比提供依据。

试夯位置及探坑点位详见图1。

图1 试夯平面布置图

2.3 检测数据

对1#坝及2#坝坝基强夯试验土工试验见表1。

2.4 检测结果

根据天然土、夯心、两夯间及三夯间探井土样土工试验数据，对强夯前后处理深度范围内地基土的孔隙比、压缩性及湿陷性等主要参数进行评价。

1)孔隙比 e0:自然含水量状态下，原状土孔隙比为0.71～0.94，呈中密 －密实，以中密为主;夯心处孔隙比为0.48～0.79，呈中密 －密实，以密实为主;两夯间孔隙比为0.60 ～0.88，呈中密;三夯间孔隙比为 0.60 ～0.84，呈中密－密实。强夯处理后，坝基土孔隙比减小，密实度增加。

2)压缩系数 a0.1－0.2:原状土压缩系数一般为 0.18 ～0.55MPa－1，呈中—高压缩性;夯心处压缩系数为 0.03 ～0.20 MPa－1，呈低—中压缩性，以中压缩性为主;两夯间地基压缩系数为 0.06～0.18 MPa－1，以中压缩性为主;三夯间地基压缩系数为0.06～0.20 MPa－1，呈低 ～ 中压缩性。强夯处理后，坝基土压缩性减小。

3)湿陷性:在200 KPa压力下，原状土湿陷系数为0.032 ～0.117，大于 0.015，属自重湿陷性黄土地基，湿陷等级II～III级，程度为中等～严重;强夯处理后，夯心处湿陷系数为 0.000 ～0.014，两夯间处为 0.008 ～0.015，三夯间为0.003 ～0.015，坝基黄土湿陷性消除。

表1 1#坝及2#坝坝基强夯试验土工试验报告

3 结论与建议

根据强夯试验，1#坝坝基强夯能级选择为6 000 KN·m，拍平夯能级3000 KN·m;2#坝强夯能级选择为4 000 KN·m，拍平夯能级2 000 KN·m，主夯夯心距5×4.5 m，每夯点≥9击，最后夯沉量≤10 cm，拍平夯每点2击，1/4锺印搭接。通过对1#及2#坝坝基进行强夯处理，有效深度范围内湿陷性消除，可达到处理要求。

［1］(SL274－2001)碾压式土石坝设计规范.中华人民共和国水利部.

［2］龚晓南.地基处理手册.北京:中国建筑工业出版社，2000.

［3］裴章勤，刘卫东.湿陷性黄土地基处理.北京:中国铁道出版社，1992.