1、Page 1金堤河倒虹吸地基液化判別及處理方案金堤河倒虹吸地基液化判別及處理方案20192019年年1111月月1515日日報告人：任云峰Page 2主要內容主要內容v1工程概況v2工程地質條件v3地震液化判別v4液化地基處理方案v5擠密砂石樁試樁結果v6液化判別測試復核v7測試成果及試樁結果分析v8最終施工方案及檢測結論v9幾點啟示Page 3v 1工程概況v 金堤河倒虹吸過流能力為100m3/s，由進口漸變段、進口檢修閘、管身段、出口檢修閘、出口漸變段和退水閘六部分組成，長約210m。單孔凈寬分別為2.5m和3.5m，管身段全長185m。Page 4v2工程地質條件工程地質條件v 1）地形

2、地貌v 工程場區地貌單元屬平原型河谷地貌。河道由河床和兩岸漫灘組成，兩岸漫灘不對稱發育，左窄右寬。河床高程約46.0m，漫灘高程50.451.0m，堤頂高程52.052.8m。v 2） 地層巖性v 堤身填筑土，褐黃色，黃褐色，以輕粉質壤土為主，夾有重粉薄層，層厚約3.00m。v 輕粉質壤土（Q4al），稍濕飽和，局部夾重粉質壤土薄層，偶見礫石；層厚4.105.50m，層底高程44.5546.80m，標貫擊數35擊，平均3.6擊。Page 5v 中重粉質壤土（Q4al），可塑-硬塑，層厚0.703.00m，層底高程42.7544.80m，標貫擊數49擊，平均6.6擊。v -2砂壤土（Q4al），

3、飽和，松散，層厚1.803.20m，層底高程41.6042.05m。v 粉細砂（Q4al），飽和，稍密密實狀，局部夾有輕粉質壤土，層厚3.7015.60m，層底高程27.1536.80m，標貫擊數739擊，平均18.0擊。v -2中重粉質壤土（Q4al），可塑-硬塑，揭露最大厚度1.90m，標貫擊數平均14擊。v 3） 水文地質條件v 地下水為孔隙潛水，地下水埋深1.52.0m，高程49.1049.45m。v 4）土層物理力學性質v 各層土原位測試成果統計表見表1，各土層物理性試驗成果列于表2。Page 6Page 7Page 8Page 9層號巖性統計項目土 的 物 理 性 質界 限 含 水

4、 率自然快剪飽固快剪顆粒組成含水率w濕密度干密度d土粒比重Gs 孔隙比e液限WL塑限WP塑性指數IP液性指數IL凝聚力摩擦角凝聚力摩擦角細砂粉粒粘粒0.250.075mm0.0750.005mm0.005mmg/cm3 -kPakPa輕粉質壤土組數1313131313131313137766 最小值20.31.871.482.700.61226.116.18.20.218.0 15.0 8.0 22.0 最大值27.52.041.672.710.81935.520.311.20.9816.0 21.0 13.0 23.5 平均值23.81.971.592.700.68328.718.09.60

5、.5611.8 18.0 10.3 23.0 中重粉質壤土組數8888888885553121212最小值24.61.871.492.700.66728.217.512.0-0.10177.1207.90.745.317.0最大值31.82.031.632.730.91757.430.227.20.7437.615.046.016.04.079.754.0平均值27.71.961.542.720.76640.523.118.80.2926.212.431.812.71.564.134.4-2砂壤土組數2222222222222222最小值19.41.881.492.690.70820.315.

6、44.90.8210181020.50625最大值26.01.881.572.700.81026.217.78.50.981220122333919平均值22.71.881.532.690.75923.316.66.70.9011191121.816.576.57.0表2 金堤河倒虹吸各土體單元物理力學性指標統計表Page 10層號巖性統計項目土 的 物 理 性 質界 限 含 水 率自然快剪顆粒組成含水率w濕密度干密度d土粒比重Gs 孔隙比e液限WL塑限WP塑性指數IP液性指數IL凝聚力摩擦角細砂粉粒粘粒0.500.25mm0.250.075mm0.0750.005mm0.005mmg/cm3

7、 -kPa（） 粉細砂組數 38383838最小值 025.36.80.5最大值 418067.97.3平均值 2.770.423.13.8-2中粉質壤土組數22222222222 333最小值18.81.961.552.710.75329.716.210.60.1723.05.0 065.815.2最大值26.82.081.752.710.54831.119.114.90.7345.013.0 19.08429.4平均值22.82.021.652.710.65130.417.712.80.4534.09.0 7.472.420.2續表2 金堤河倒虹吸各土體單元物理力學性指標統計表Page 1

8、1v3 地震液化判別v根據水利水電工程地質勘察規范（GB50487-2008）和建筑抗震設計規范(GB50011-2010)2016年版，用標準貫入試驗方法，對地面下20m深度范圍內的土層進行地震液化復判，判別結果見表3。v結果表明：場區地基液化等級為中等液化等級，液化土層主要為層輕粉質壤土和粉細砂層上部，液化最大深度20.0m。其中，層輕粉質壤土液化判別點10個，液化點7個，液化率70%；粉細砂層液化判別點24個，液化點16個，液化率67%。Page 12孔號孔號層號層號巖性巖性dsdicNNcr判別判別結果結果Ni/NcriIiLEILE液化液化類別類別ZK52中粉質壤土2.051.116

9、.354.09不液化 16.16中等粉質粘土3.251.140.830.00不液化 中粉質壤土4.251.615.735.81液化0.527.74粉質粘土5.451.633.44 不液化 輕粉質壤土7.451.6511.778.60液化0.812.56粉砂8.651.656.3912.46液化0.723.47粉砂10.751.17.51212.46液化0.960.25粉砂11.951.65.81514.76不液化 粉砂12.951.656.91513.95不液化 輕砂壤土15.151.055.21417.03液化0.820.60粉砂16.2514.51418.77液化0.750.64粉砂17.

10、2513.61521.44液化0.700.55粉砂18.2515.71217.38液化0.690.36粉砂19.251.356.81716.21不液化 表3 地震液化判別表（標準貫入試驗法）Page 13ZK54輕粉質壤土4.05111.666.61液化0.910.9311.51中等中粉質壤土5.05118.980.00不液化0.00輕粉質壤土6.051.110.778.23液化0.851.52輕壤土7.051.114.757.49液化0.673.16粘土8.25151.217不液化粉質粘土9.25147.615不液化粉質粘土10.25133.214不液化-2中壤土11.25118.66不液化

11、-2中壤土12.25117.13不液化-2中粉質壤土13.25116.149.21液化0.432.55-2輕壤土14.251.113.3610.41液化0.581.79-2砂壤土15.251.3527.418不液化細砂16.45131523.09液化0.650.83粉砂17.951.354.11920.37液化0.930.12中粉質壤土18.951.353.6822.16液化0.360.60輕壤土19.951.3511.51012.62液化0.790.01Page 14孔號層號巖性dsdicNNcr判別結果Ni/NcriIiLEILE液化類別CZK188重粉質砂壤土4.0517.488.3液化

12、0.970.3417.7嚴重重粉質砂壤土5.051.058.268.7液化0.69 3.25 輕粉質壤土6.051.0510.978.1液化0.86 1.33 重粉質砂壤土7.1518.569.9液化0.61 3.37 輕壤土8.15113.358.4液化0.60 3.20 粉砂9.71.0312 18.91 液化0.63 2.51 細砂10.71.0311 19.66 液化0.56 2.73 細砂11.71.0319 20.35 液化0.93 0.37 細砂12.71.0319 21.00 液化0.90 0.46 中砂13.71.0321 21.60 液化0.97 0.12 細砂14.71.

13、0322 22.17 液化0.99 0.03 細砂15.71.0324 22.71 不液化1.00 粉砂16.71.0325 23.22 不液化1.00 粉砂17.71.0324 23.70 不液化1.00 粉砂18.71.0325 24.16 不液化1.00 粉砂19.71.0327 24.60 不液化1.00 續表5.1-3 地震液化判別表（標準貫入試驗法）Page 15v4 液化地基處理方案v擬采用擠密砂樁對可液化土層進行擠密處理。擠密砂石樁正三邊形布置，設計樁長3.7m15m（樁底高程為35.00m），樁徑0.6m，樁間距1.8m，實際采用520mm，2040mm碎石，按1：1比例摻和

14、而成。擠密砂樁處理范圍為進、出口漸變段，進、出口閘室段擴展至基礎輪廓線以外10m，水平管身段擴展至基礎輪廓線以外5m。v檢測指標為：標貫擊數不小于臨界標貫擊數。進出口段擋墻復合地基承載力不小于190Kpa。Page 16v5 擠密砂石樁試樁結果v金堤河倒虹吸擠密砂石樁自2015年12月開始在進出口建筑物部位進行工藝試驗。采用振動沉管擠密樁（型號：DZ-75-KS）工藝，經多個部位，多種樁徑試樁（0.5、0.6），樁靴采用了活頁樁靴和活瓣樁靴兩種，套管均在高程43.044.0m無法繼續沉入。v然后施工方對場地進行了標準貫入試驗孔測試，提供了標準貫入測試成果，粉細砂層標準貫入擊數在2550之間，平

15、均35擊。并請施工技術人員進行了咨詢，建議改變擠密砂石樁樁長。Page 17v 6 液化判別測試復核v 根據業主要求，勘察、施工、監理和業主四方共同見證液化判別孔測試，本次在基坑內布置液化判別孔4個。兩次測試成果對比見表1：Page 18CZK188SGZK4ZK52SGZK1dsNdsNdsNdsN2.232.0551.953.243.2532.934.294.2533.934.0585.275.4544.945.0566.2115.976.0577.2176.997.1568.2287.4577.9128.1559.2178.6598.9159.71210.2199.91510.71111

16、.21910.751210.91411.71912.22011.951511.91412.71913.22512.951512.91513.72114.22613.91214.72215.21615.151414.91715.72416.22415.9616.72517.22016.251416.9817.72418.22017.251517.9718.72519.23218.251218.9519.72720.22219.251719.917最大值27321717最小值1116912平均值20.8 21.7 13.7 14.9 表1，兩次標準貫入試驗對比注：所有鉆孔測試深度均統一為地表高程為

17、50.95m。Page 19v根據以上對比可知：兩期標準貫入結果基本一致，第2次測試擊數平均值略大于前期成果。v根據本次測試成果進行液化判別，判別結果見表2。由液化判別結果知：場區4個液化判別孔均存在地震液化情況，液化指數4.6214.02，液化等級為輕微中等液化，其中兩個輕微，兩個中等，綜合判定場區地基液化等級為中等液化。主要液化土層為層輕粉質壤土、-2砂壤土和層粉細砂。層輕粉質壤土共進行液化判別點5個，液化點4個，液化率為80.0%。-2砂壤土共進行液化判別點6個，液化點1個，液化率為16.7%。層粉細砂共進行液化判別點45個，液化點26個，分布于該層底部，液化率為57.8%，液化點整層均

18、有分布。本次勘察地層結構與初步設計階段勘察報告相符。Page 20孔號層號巖性dsdicNNcr判別結果Ni/NcriIiLEILE液化類別ZK1(孔口高程49.48m)輕粉質壤土1.15 11353.58 液化0.84 1.61 13.97中等輕粉質壤土2.15 11434.51 液化0.66 3.35 重粉質壤土3.15 12230.00 不液化1.00 0.00 重粉質壤土4.15 12140.00 不液化1.00 0.00 輕粉質壤土5.15 11376.95 不液化1.00 0.00 -1輕砂壤土6.15 14913.55 不液化1.00 0.00 -1輕砂壤土7.15 131216

19、.68 液化0.78 1.89 -1輕粉質壤土8.15 111159.20 不液化1.00 0.00 粉砂9.15 131518.47 不液化1.00 0.00 輕砂壤土10.15 131419.25 不液化1.00 0.00 輕砂壤土11.15 131419.98 不液化1.00 0.00 輕砂壤土12.15 141517.88 液化0.84 0.84 輕粉質砂壤土13.15 151216.48 液化0.85 0.69 輕粉質砂壤土14.15 151716.94 液化0.53 1.83 輕粉質砂壤土15.15 15617.37 液化0.52 1.56 輕粉質砂壤土16.15 15817.77

20、 液化0.56 1.12 輕砂壤土17.15 13723.44 液化0.55 0.85 輕砂壤土18.15 14520.71 液化0.82 0.22 輕砂壤土19.15 131724.36 液化0.99 0.01 表2 地震液化判別表（標準貫入試驗法）Page 21ZK2(孔口高程39.1m)粉砂8.55 1319 17.97 不液化1.00 0.00 4.62輕微輕砂壤土9.55 1316 18.79 液化0.85 1.04 粉砂10.55 1321 19.55 不液化1.00 0.00 粉砂11.55 1318 20.25 液化0.89 0.63 輕砂壤土12.55 1514 16.19

21、液化0.86 0.67 輕砂壤土13.55 1414 18.63 液化0.75 1.07 輕砂壤土14.55 1415 19.13 液化0.78 0.78 輕粉質砂壤土15.55 1515 17.53 液化0.86 0.43 -2重粉質壤土16.55 12315 0.00 不液化1.00 0.00 Page 22孔號層號巖性dsdicNNcr判別結果Ni/NcriIiLEILE液化類別ZK3(孔口高程39.00m)中砂0.5 1314 18.06 液化0.78 1.70 14.02中等細砂1.5 1310 18.87 液化0.53 3.24 中砂2.51312 19.62 液化0.61 2.4

22、2 中砂3.5 139 20.32 液化0.44 3.10 中砂4.51311 20.97 液化0.52 2.33 輕砂壤土5.515.713 15.65 液化0.83 0.72 中砂6.51319 22.15 液化0.86 0.51 中壤土7.511527 10.14 不液化1.00 0.00 中砂8.51325 23.19 不液化1.00 0.00 Page 23ZK4(孔口高程49.83m)輕粉質壤土1.15 1113 3.89 液化0.77 2.29 5.87輕微輕粉質壤土2.15 1124 4.87 液化0.82 1.79 輕粉質壤土3.15 1119 6.06 不液化1.00 0.

23、00 重粉質壤土4.15 1217 0.00 不液化1.00 0.00 -1重粉質砂壤土5.15 1611 10.24 不液化1.00 0.00 -1重粉質砂壤土6.15 1617 11.06 不液化1.00 0.00 -1輕粉質砂壤土7.15 1528 12.92 不液化1.00 0.00 輕砂壤土8.15 1417 15.26 不液化1.00 0.00 粉砂9.15 1319 18.47 不液化1.00 0.00 中砂10.15 1319 19.25 液化0.99 0.09 中砂11.15 1320 19.98 不液化1.00 0.00 中砂12.15 1325 20.65 不液化1.00

24、 0.00 細砂13.15 1326 21.28 不液化1.00 0.00 細砂14.15 1316 21.87 液化0.73 1.05 細砂15.15 1324 22.42 不液化1.00 0.00 細砂16.15 1320 22.94 液化0.87 0.33 細砂17.15 1320 23.44 液化0.85 0.28 中砂18.15 1332 23.91 不液化1.00 0.00 輕砂壤土19.15 1322 24.36 液化0.90 0.05 Page 24v7 測試成果及試樁結果分析v由兩次標準貫入測試成果可知，主要對比第層粉細砂標準貫入擊數，兩期成果基本致，第2次測試擊數平均值略大

25、于前期成果。v由試樁結果可知，采用振動沉管擠密樁（型號：DZ-75-KS）工藝，沉樁深度一般8m左右，樁端剛剛進入層粉細砂0.51.0m，標準貫入擊數為1217擊，稍密至中密處。現場施工技術員說對于中密粉細砂（25擊以下）一般是能夠成孔的。Page 25v根據以上情況，從施工與地質兩方面分析原因如下：v1、原施工方案為先成樁，后降水，然再開挖進行混凝土結構澆筑。為了提前工期，施工方改變了施工方案，采用了先降水開挖，然后成樁的工藝。由于平管段建基面高程為39.0m，要求地下水位低于建基面最小高度不小于1.0m，施工方采用管井降水，把地下水位降至高程約30m處，地下水下降約19.0m，然后開始進行成樁工作。v2、由于降水作用導至砂層排水固結，因此，第二次標準貫入擊數略有增加，但增加不大，平均值12擊。Page 26v3、由于降水后，成樁范圍內砂層均為非飽和砂，含水量較低。振動沉管成樁過程中，樁尖砂層在激振作用下，砂壤土和粉細砂很難形成超孔隙水壓力，砂土的抗剪強度非但沒有因孔隙水壓力升高導致下降，反因樁管、樁尖擠密作用下而升高，使得樁尖處稍密中密砂層在樁管擠密作用下變成密實砂層，形成人造硬殼砂層，無法貫入。Page 27v8 最終施工方案及檢測結論v由于現場基坑開挖已完成，平管段建基面高程39.1m，不可能讓地下水重新上升至原地下水高度。因此建議施工方對進出口段擠密砂石樁采用CF