庙坡抽水站灰土井的施工设计

简介：简介： 庙坡站是蒲城分干渠的首级站，基础为Ⅱ级自重湿陷性黄土。根据地基原位静力载荷试验与浸水载荷试验结果，修改了施工方案，节约投资，加快工期。
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1 工程概况及灰土井设计

　　庙坡站位于蒲城县东阳乡庙坡村北，该站由北干渠直接引渠抽水，是蒲城分干渠的首级站。站内主要设置有主厂房、付厂房、变电站各一座，抽水机组6台，吸水池6个，引水管道6条，输水管道3条。

　　地质资料证明二期抽黄灌溉干渠以下各级抽水站大部分建于渭北高塬的自重或非自重湿陷性黄土上。庙坡站基础为Ⅱ级自重湿陷性黄土。为了消除地基的湿陷性，设计上对抽水站地基的处理大部分站都采用2∶8灰土挤密桩加固，但在施工过程中由于该站地基土质坚硬（红胶泥土），干密度大，使得在打桩造孔过程中难度很大，速度慢，严重影响工程的进度。因此，建设局考虑到几个站都存在地基打桩困难的情况，经与西北水利科学研究所协商，在庙坡站进行地基原位静力载荷试验与浸水载荷试验，根据试验结果，对庙坡站的地基承载力和湿陷性作出评价，对地基处理方案提出建议。经过载荷试验，测出庙坡站地基的容许承载力为200kPa，极限承载力为500kPa，而庙坡站为单层厂房，设计荷载为100～150kPa，由此可见庙坡站基地的承载力完全可以满足设计要求，但是考虑到抽水站地基不完全均匀，为了提高安全性和承载的均匀性，建设局研究后将原设计的灰土挤密桩变更为灰土井施工方案，这样做在施工方法上是可行的，在技术上是可靠的，在经济上是合理的，挤密桩节约投资，工期也能加快。

　　灰土井的处理深度为柱基下5．75m，厂房0-0线以下10．5m，共设灰土井31个，3∶7灰土工程量共2500m3。

2 灰土井的施工规范与依据

　　（1）灰土井的施工根据国标（GBJ202-831），地基与基础工程施工及验收规范第三章地基的第一节，灰土地基的规范要求控制。

　　（2）灰土施工要依据施工现场选取合格的土料与白灰，做3∶7灰土击实试验报告进行施工质量控制。

3 庙坡站灰土井施工质量控制

　　3．1 灰土井的放线与开挖

　　按图纸和变更要求，对灰土井的位置进行放线。精确测出厂房的轴线和中线高程，再根据图纸的尺寸放灰土井的开挖线，反复校核没有问题，即可以动工挖土。在开挖过程中，长、宽、深的误差控制在0～50mm范围内，只能超挖，不能欠挖；要求边挖边量、随时校正，保证灰土井的几何尺寸符合设计要求。挖好后，技术人员要进行详细校核，并填写土方开挖质检表，经验收合格后才能进行灰土回填。

　　3．2 材料要求

　　（1）白灰要求：灰土的材料主要是白灰。首先要选好白灰。石灰是一种气硬性无机胶凝材料，煅烧正常的石灰大多为白色或浅黄色，呈松软多孔状态。但在煅烧时由于室内温度不均匀和石灰石块体大小不同等原因，会形成过火石灰和欠火石灰，欠火石灰不能熟化，无法使用，过火石灰熟化过程慢，这些颗粒拌合于灰土中，施工完成后才开始熟化，产生体积膨胀，影响工程质量。所以在购灰时要选用质量比较好的生石灰。其次石灰在熟化后，必须过筛，粒径不能超过5mm。防止大块灰掺入灰土之中，造成胀裂，影响回填质量。另外工地还应注意，生石灰在存放过程中易吸收空气中的水分和二氧化碳，自行消化而失去活性，因此不能长期存放，一般不超过一个月。

　　（2）土料要求：施工所需土料不得含有有机杂质，料疆石等，土粒应符合规范要求，冻土坚决不能使用，土料必须过筛，粒径不得超过15mm。

　　3．3 施工与质量控制

　　（1）拌和：灰和土过筛后，用专用量斗量灰、量土，严格按3∶7体积比进行拌合。拌合要有专人负责计量，拌合要均匀，干拌两遍，入坑加水后再翻搅两遍，直到灰土含水量适宜、颜色一致时为止。

　　（2）铺设夯打：虚铺厚度按规范要求人工夯打为200～250mm，考虑到冬季施工，我们按180mm控制，为了便于施工在井壁每180mm画一道线，控制虚铺度效果很好。摊铺后的灰土料，要厚度均匀，表面平整，夯打6遍。由于灰土井是方型断面尺寸，四角用夯打不到，必须进行人工补夯。

　　（3）质量控制：含水量的控制是很关键的一个环节。根据灰土击实试验报告的参数指标，含水量控制在20%～23%为宜，最低不小于18%，最大不超过24%。低了不易打实，高了则打成橡皮泥，出现翻浆现象。如何控制水量，我们是这样做的：先在素土里面加水，浸泡几天后，再筛土，加灰拌合，素土里加水不宜太多，不能超过18%，否则无法过筛，这样拌合后水分不够，需在铺设灰土时 再补充一些水份，直至达到所需标准。素土的含水量加灰拌合后，灰土的含水量降低3%～4%。所以要保证灰土的夯打质量，在素土一次加足水份是不可能的，必须在灰土拌好后补充加水，而且要固定专人，以掌握水量的大小，补充加水最好是在井上完成。一层灰土泼洒一次水，这样在较短时间就能搅拌，而且容易拌匀，然后再下井铺设夯打。

　　（4）取样检测：抽样检测是质量控制的重要手段。每夯打一层，最少取一组样，合格后再回填上一层。取样深度要在夯打后的厚度2/3以下取样，不能在顶面取样，也就是在最薄弱的部位取样。然后将化验结果，即时通知施工员，符合要求后再进行下一层回填。若不符合要求，针对存在问题进行处理，直到合格为止（干密度必须控制在1．50～1．55t/m3范围内）。

　　3．4 验收与质量评价

　　质检组坚持验收程序，每一个坑为一个单元工程，填写质检表，验收合格后再进行灰土回填。在灰土施工过程中，加强跟踪检查，加强随机取样抽查，做到每个坑抽查5个以上的样。发现有质量问题，采取补救措施。该返工的坚决返工，决不姑息迁就。返工挖出的灰土已经钙化，失去胶凝作用，要清理出场外，不能二次回填。

　　灰土夯打后的质量评定分为合格与优良两个级别。达到设计干密度试样合格率为总试样数的≥90%，且不低于设计干密度的0．98为合格。达到设计干密度试样合格率为总数的≥95%，且不低于设计干密度的0．98为优良。

4 几点体会及建议

　　① 灰土比例掌握得一定要严密，灰少，土多干密度超出上限，灰大干密度低于下限。

　　② 含水量控制一定要稳定，不能忽大忽小，避免出现橡皮泥和翻浆现象。

　　③ 由于该站基础有1/3厚度的红土层，土方挖出后和黄土混搅在一起，在拌合灰土的过程中，又很难分开，这样给质量控制带来了一定困难，红土多，干密度就大，黄土多，干密度就小。在今后的施工过程中应加强管理，严格按规范要求施工。灰土比例宜采用无底斗量，加水应固定专人掌握水量大小，保证灰土施工质量。对土质复杂的基础，用黄土、红土、混合土做几种击实试验，以便更好地指导灰土井施工。

　　④ 庙坡站灰土井施工的优点是用料少，用工少，比较经济，缺点是深度大，面积小，挖土难度大，边角难夯实，每打一层人工要上下井一次，操作很不方便。针对庙坡站灰土井施工的优缺点，建议方案一：在以后灰土井基础施工时基础开挖将挖土改为条形，这样可以用机械开挖，回填时，将有灰土的位置填成灰土，将其它部位填成素土，沿一个水平面向上铺打，虽然多挖和多填了一些素土，但操作起来很方便，能加快工期且能保证工程质量。建议方案二：在以后各站的厂房、流道、吸水池基础灰土施工中，针对庙坡站灰土井施工存在的优缺点，将灰土井施工可全部改为大面积灰土施工，厚度为1m厚。这样施工起来更为方便，可用推土机开挖，压路机碾压灰土，便于大型机械化施工，且基础整体质量较好。