周庆民

摘要：本文以榆林市煤矿矿井水综合处置工程中水坠砂地基处理的工程实例，通过介绍水坠砂地基处理的施工技术、实施效果、经济效益分析，为类似工程的地基处理施工提供经验和参考。

关键词：水坠砂；地基处理；承载力；经济合理

1 引言

榆林市煤矿矿井水综合处置工程位于榆林市神木县清水工业园区内，该地区地处陕北黄土高原与毛乌素沙漠接壤地带，原始地貌属风积沙丘地貌单元，地质条件较差，地基承载力低，工程特性差，需处理后方可作为建（构）筑物的地基持力层。本文通过对水坠砂地基处理进行施工总结来分析其优劣性。

2 工程概况

2.1 项目概况

榆林市煤矿矿井水综合处置工程项目主要是修建一座日处理15万立方米的水处理厂，水处理厂占地面积约91.089亩，主要工艺构（建）筑包括提升泵房、高密度澄清池、D型滤池、清水池、提升泵房、污泥脱水间等，下面以清水池为范例进行分析。清水池为地下式现浇钢筋混凝土水池结构，地基面积2737.8㎡，水池容积11949.1m?，基础为钢筋混凝土筏板基础，地基处理采用水坠砂，地基土主要为中砂，场地内无可湿陷性土层分布，地下水水位埋深较深。

2.2 工程地质情况

根据场地地勘报告，拟建场地勘察范围内的地层主要为近期人工堆积素填土，第四纪全新世风积中砂、晚更新世冲洪积中砂组成。现将场地地层分为四层，自上而下依次岩土特性描述如下：

①素填土（ ）：黄褐色，稍湿，稍密，主要成份以碎石、砂土为主，土质不均，含有少量植物根系，新近人工碾压堆积而成，密实度不均匀；层厚1.2-7.4m，层底埋

深1.2-7.4m，相应层底标高1168.53-1176.89，该层在场地范围内分部连续，承载力特征值为110kPa；

②中砂（ ）：黄褐色，稍湿，松散-稍密，主要成份以石英、长石颗粒为主，可见云母碎屑及矿物质，砂纯，颗粒均匀，级配不良；层厚1.2-6.1m，层底埋深6.3-8.6m，相应层底标高1166.33-1172.27m，该层在场地范围内分部连续，承载力特征值为160kPa；

③中砂（ ）：黄褐色，稍湿，中密，主要成份以石英、长石颗粒为主，可见云母碎屑及矿物质，砂质纯，颗粒均匀，级配不良，局部夹有细砂薄层；层厚4.9-7.8m，层底埋深12.5-15.3m，相应层底标高1166.33-1172.27m，该层在场地范围内分部连续，承载力特征值为240kPa；

④中砂（ ）：黄褐色，稍湿-饱和，密实，主要成份以石英、长石颗粒为主，可见云母碎屑及暗色矿物质，砂质纯，颗粒均匀，级配不良，局部夹有细砂薄层或透镜体；最大揭露厚度为16.4m，承载力特征值为280kPa。

2.3 地基设计要求

清水池基础持力层位于②中砂（ ）层，地基处理采用原状土水坠来增加土体密实性，提高地基承载力，从而满足施工需要。

地基设计要求水坠深度不小于1m，处理范围为基础外边线外放1m。地基处理完成后压实系数要求不小于0.97，承载力特征值要求不小于180kPa。

3 施工技术

3.1 工艺流程

水坠砂地基处理工艺流程见下图：

3.2 适用范围

水坠砂法适用于对松散的天然砂基进行浅层处理，基础未见软弱下卧层，如：软土、淤泥等，且地下水位不高于基底下1m。国内西北沙漠地区大量工程实践表明，其对粒度较大的中粗砂处理效果最好，其次为细砂，若为粉砂则需掺入一定量的中粗砂或细砂水坠，才能取得较好的工程效果。

3.3 施工方法

1）根据清水池设计要求开挖基坑，基坑挖深5m，基坑长78m，宽35.1m，基坑边坡按1：1.5放坡。基坑底应预留300mm厚土层用于水坠下降高度。2）组织建设单位、监理单位、地质勘测单位、施工单位共同验槽，确认基坑的位置、平面尺寸、坑底标高及基底土质。3）采用装载机进行粗平，整平必须采取边上土边整平的方式。4）粗平后，人工分格培砂土围堰，分格宜为5m*5m，围堰高度不低于30cm，宽度也不小于30cm。5）围堰设置好后开始放水，放水应连续进行，放水时水流流速应稍大，砂基顶面上的水深应不小于20cm。6）待水储满整个分格，目测水面下沉缓慢，不再有细微气泡冒出时，即可停止给分格进水。7）当分格内砂土层不见明水，一般闷水（分散水分）约1至1.5小时后，可以开始检测含水率，每半小时测一次，比对各区块最优含水率，待其略高于最优含水率时（约3%），可以开始组织碾压。8）采用装载机端土碾压，碾压原则：先轻后重、先慢后快、轮迹重叠，压实遍数保证在6至8遍，轮痕较明显时，尽量消除轮痕，保证表层碾压密实。9）碾压完毕（一般以压至轮子下沉量，不超过1厘米至2厘米为度），立即进行压实度试验，如试验不合格时应加遍碾压。

3.4注意事项

1）施工前应进行试验段测试，通过试验确定预留水坠厚度、碾压遍数、含水量的区间范围，指导后续施工。2）水坠过程中，应时刻注意边坡稳定性，必要时采用相应防护措施，以防侵泡坡脚造成边坡失稳。3）碾压过程中，装载机轮胎边距基坑边缘应大于50cm，以防發生溜坡倒角。4）对于装载机无法碾压的边角，可适当洒水后，采用打夯机夯实，首遍各夯位宜靠紧，如有间隙，则不得大于15cm，次遍夯位应压在首遍夯位的缝隙上，防止漏夯。

4试验检测

4.1 静载荷试验

试验采用慢速维持荷载法，加载采用堆重平台及50t、100t油压千斤顶，分级加载，沉降观测系统由16个量程为30mm的百分表和6根基准梁组成，百分表的量测精度为0.01mm。静荷载试验采用圆形压板，直径d=1.13m，面积A=1㎡，承压板下铺设2cm中粗砂找平。试验分8级加压，每级45kPa，最大加载量为360kPa，为设计值的2倍，每级加载后按间隔10、10、10、15、15min测读，以后每隔30min测读一次。

该水坠砂地基3个检测点，在最大加载量P=360kPa下的沉降量均较小，且P-S曲线均呈缓变型，无明显拐点。在最大荷载一半P=180kPa的作用下3个点最大沉降量为2.79，相对沉降量s/d=0.003<0.006，按规范取s/d=0.006所对应荷载为垫层的承载力，但其值不应大于最大加载量的一半。故可判定该水坠砂地基承载力特征值≥180kPa，安全系数≥2，满足设计和规范要求。

4.2干密度试验

试验采用环刀法跟踪检测，烘干法测定其含水量及干密度，然后根据击实试验报告的最大干密度，通过计算测出干密度计算地基的压实系数。

干密度试验结果

该水坠砂地基压实系数介于0.97-0.98之间，每层平均压实系数均为0.98，均不小于0.97，满足设计要求。

5 经济效益分析

通过工程实践证明，水坠砂地基处理在满足工程使用的同时，施工机械要求不高，工艺流程简单，施工成本低，施工速度快，在处理砂质地基时，经济合理。榆林地区水坠砂综合单价在10元/㎡左右，相比其他地基处理方法更加经济实用，在该地区已被广泛使用。

6 结语

目前，水坠砂地基处理技术还没有形成一套规范化的技术标准和施工方法，制约了这一施工方法在工程中的应用。本文通过介绍水坠砂地基处理的施工技术、实施效果、经济效益进行分析，证明水坠砂地基处理是一种切实可行且经济合理的地基处理方法，希望能为类似工程的地基处理提供经验与参考。

参考文献

[1]《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）

[2]《建筑地基基础设计规范》 GB50007-2011）

（作者单位：中铁十四局集团第五工程有限公司）