田娟娟

（山西省水利水电工程建设监理有限公司 山西 太原 030002）

1 禹门口提水东扩工程项目研究概况

1.1 工程情况概述

禹门口作为黄河晋陕峡谷的南端出口，对其提水工程的建设和东扩，对于周边城市工农业用水有着极其深远的意义。禹门口东扩工程通过对输水渠道、输水干线的改造和拓展，解决着山西省中南部部分区县的保障性用水问题，从西梁水库到三泉水库的改建，使得运城、临汾可以得到的供水量大幅度增加，保证了基本的生活需求。禹门口提水东扩工程从一期项目到二期项目的实施过程中，已共向周边县市供水16000万m3左右。

1.2 工程地质条件

禹门口位于湿陷性黄土存在的重要区域，其东扩的线路主要经过汾河河谷以及洪积倾斜平原区等地区，全新统洪积和更新统洪积占据着沿线地质结构的绝大部分，这些低液限粉土、粘土的岩性较差，为施工增加了难度，这样的地质状况也就对工程建设的质量要求越来越高。从下面表1中我们可以看到，山西禹门口提水东扩工程项目是典型的湿陷性黄土地的施工项目，一旦遭遇湿热或雨水等天气，土体结构的强度就会大大降低，容易产生下榻和变形的现象。正是基于此种状况，在工程的设计之初，施工方和设计方都更加注重了建筑物的施工方式和材料选择，增加了灰土挤密桩的处理等，有效地预防了相关易发事件的出现。

2 山西禹门口提水东扩工程湿陷性地基研究

2.1 研究方案的规划和确定

禹门口提水东扩工程建设方案的确定，经历了资料文献总结、实地勘探研究等重重分析与考察，对禹门口提水东扩工程沿线的地质地貌、土质状况等进行了认真的探讨，通过以试验分析为主，计算分析为辅的思路，根据得出的有关工程的切实有效的信息制定了工程建设方案。通过分析，我们对非自重和自重湿陷性黄土的两个区域进行了分别测试，将陷落严重的区域通过浸水的方式进行现场静载荷试验。山西禹门口提水东扩工程的设计者也基于其土质现状的考虑，对3组不同土层进行了平板载荷的试验，还通过湿陷性土质的干密度、抗压力等指标进行测量，根据不断得出的试验结果将工程的设计方案进行着不断的完善和优化。

表1 工程沿线基础湿陷性情况统计表

表2 试验场地基本情况表

表3 试验场地湿陷计算成果表（β0=0.5）

2.2 试验场地的选择和分析

根据工程沿线的地质特点和工程设计方案，结合前期的相关试验结果进行分析，我们对湿陷性黄土的分布特点有了初步了解，鉴于此工程师们有针对性的选择了有代表性的不同地质和区域阶段工程项目进行勘探。首先，试验场地的地貌和地层都具有湿陷性黄土的分布；其次，在进行选择时着重考虑了黄土湿陷性程度较高的地方；再次，湿陷性黄土地存在的地层较厚，并有充足的水源可供使用。通过对选取试验地点地质的分析，我们可以根据表2、3的试验结果得出:北庄村22+300.00附近沿线工程地质为自重Ⅳ级；南唐村桩号45+400.00附近沿线工程地质为自重Ⅲ级。在北庄村和南唐村的其他试验抽样中也存在自重II和非自重I的情况。

2.3 试验样本的选取和检验

禹门口提水东扩工程中通过各方面综合考虑选取的北庄村和南唐村两个场地后，分别对其进行了探井取样。北庄村在地下9.8m、8m、6m、4m和1.5m处进行了取样分析，其地质分析表明，其上部分地层岩性主要由粉土组成，粘性居中，但其结构十分松散，属于上更新统洪积（al-plQ3）；其下为中更新统洪积，有着少量钙质结构。南唐村采取了从地下9m、8m、6m、4m和1.5m处进行了取样，经过试验检测得出其上主要为上更新统洪冲积，呈黄褐色，含有细砂；其下为第四系中更新统洪积Q2黄褐色低液限粘土，含少量钙质结核。

2.4 室内试验

根据表3中的试验结果，我们可以得出北庄村和南唐村的试验场地中的地质都含有大量的低液限粘土，但北庄村的自重湿陷计算结果为99mm左右，超出了湿陷性黄土地的建筑规范，被定义为了自重段湿陷性黄土地Ⅱ类（中等）。南唐村场地的试验结果表明其为非自重湿陷性黄土场地。

2.5 现场试坑浸水试验

现场实验的场地中，规划了一个直径长达10m的圆形大坑，其深度为0.6m，底部铺了大约0.1m的细砾石，圆周墙壁上对称设计了8个用于渗水小孔，并在其中填满了与底部相同的砾石。随后，在大坑内部分别设置了多个标尺和监测点：其中标尺共有13个，距离其中点1m、2m、4m距离处各设置了标点。此外还在距离大坑中点5.5m、7m、10m、16m处的外围地面上也设置了对称的标点。为了保证本次试验不受到墓穴等地下构造干扰，在所有试验涉及区域内做好了钎探，接着才开始试验。试验分成了几个阶段，首先为浸水阶段，逐步浸水直到连续测量五日的试验大坑内土地每日湿陷量均值＜1mm，即可停止浸水，并进行停水阶段的观察（18天），直到连续测量五日内试验大坑内的土地每日下沉均值≤1mm，即可结束试验观测。需要注意的是，在整个试验的第一阶段，都应该保证深坑内的水深约为30mm。对照试验记录的数据（见表4）可知，经过北庄村开展的试验中，地面的总沉降最大值为74.2mm，每天沉降最大值7mm，试验过程中，浸水期间发生沉降69.8mm，停水期间发生沉降4.4mm，场地浸水后因其本身的重力造成下陷（湿陷）74.2mm，故而，可以判断试验的区域应为自重湿陷性黄土场地。南唐村开展的试验中，地面的总沉降最大值为7.7mm，每天沉降最大值2.2mm，试验过程中，浸水期间发生沉降7.7mm，场地浸水后因其本身的重力造成下陷（湿陷）7.7mm，故而，可以判断试验的区域应为非自重湿陷性黄土场地。

2.6 现场静载荷试验

在工程勘察的最初过程中，对北庄村进行了现场的静载荷试验。在试验过程中选取了相同场地内地质构成类似的区域分别进行了不同压力的试验，从50kPa到200kPa，不断调整压力，运用单线法进行了试验。试验过程中运用了方形的承压板，与试坑的边长相互匹配，其底部也使用了15mm左右厚的粗中砂以辅助平衡。通过试验对地质的测量进行不断的加压，每次增加20kPa以上，得出分析数据如表5。除此之外，对南糖村的试验方式与之相同，通过表5的数据和压力增大时的曲线变化我们也可以看出其不同区域土质分布的各不相同。

3 PCCP管道的特性及其应用

PCCP管道之所以获得建筑商的认可，很大程度上是由于其具有较强的适应力，不易变形。管道可以随着地基变形的变化有着一定的可弯曲程度，其接头处柔韧性较强，可以有一定的弯度变化。例如，对于一个6m左右的管道而言，其允许偏移量达到了90mm左右。从对北庄村的试验中我们可以看到其下沉量约为70mm，依此数据推算，我们可以得出禹门口提水东扩工程中黄土地基湿陷等级为Ⅱ类的施工地域可以采用PCCP管道。禹门口提水东扩工程中运用的PCCP管道直径的不同，也直接影响着其对地基变形的适应能力。

4 湿陷性地基处理措施分析

湿陷性黄土地层对工程的施工要求较高，我们也可以从相关文件表述中发现这一点，在《湿陷性黄土地区建筑规范》中，明确表明了对湿陷性黄土地地下管道和其他相关施工的土垫层标准，指出其在施工的过程中必须达到150mm到300mm之间，如果是大型的压力管道或其他建筑都应该设定300mm以上的土垫层。根据表5的试验结果，结合相关技术和经验分析，我们可以针对管道沿线的土质和PCCP管道的特性进一步得出施工的可行性分析，争取节省投资，使得工程取得最优施工效果。

5 结论

通过对山西省禹门口提水东扩工程中湿陷性黄土场地的深入分析和研究，得出了北庄村和南唐村的土质结果，将北庄村场地定义为了自重湿陷性黄土Ⅱ级；将南唐村场地定义为了非自重湿陷性黄土Ⅰ级。将这两处的分析结果运用到工程的设计过程中进行参考，得出禹门口提水东扩工程输水管线可以使用能够适应黄土湿陷带来的土质变化的PCCP管道，从而有效保障工程全线的安全性和稳定性。与此同时，在使用PCCP管进行管道铺设的过程中，还应该根据土质的差别将管道厚度等进行调整，这种对湿陷性黄土地基的调整也可以有效的节省了工程施工过程中的灰土回填量，约可节省8万m3。※

表4 现场试坑浸水试验沉降量数据汇总表

表5 现场载荷试验成果表（单线法）

[1]李用子.禹门口提水工程建设趋向刍议[J].山西水利，2003（01）.

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