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【摘 要】本文主要介绍了水库大坝基础湿陷性黄土采用预浸水法进行处理，使其湿陷性提前沉陷消除，以满足设计要求。由于湿陷性黄土在宁夏分布广泛，采用此法处理湿陷性黄土效果较好，为类似工程提供了一定的借鉴作用。
【关键词】预浸水法；湿陷性黄土；处理；宁夏海原
Haiyuan County, in the floor of dam foundation Collapsible loess deal with Technical Analysis
Dai Hong-mei,Wang Ni-na,Li Shi-hu
(The Guyuan Water Survey and Design Institute Guyuan Ningxia 756000)
【Abstract】This paper describes the reservoir dam foundation in collapsible loess with pre-soaking method for processing to make it collapsible settlement to eliminate in advance to meet the design requirements. Collapsible loess is widely distributed in Ningxia, the use of this treatment of collapsible loess better to provide a reference for similar projects.
【Key words】Pre-immersion method;Collapsible loess;Processing;Haiyuan
1. 引言
我国湿陷性黄土的分布范围很广，宁夏主要分布在南部山区的固原市，湿陷性黄土地基的湿陷特性给水工构筑物带来不同程度的危害，如沉降、裂缝、倾斜，甚至影响其安全使用，因此对湿陷性黄土必须采取有效的处理措施。湿陷性黄土常用的方法有垫层法、强夯法、挤密法、预浸水法，这些方法在其它地区已普遍使用。预浸水法是湿陷性黄土坝基处理中的一种常用方法，宜用于处理湿陷性黄土层厚度大于10m、自重湿陷量△zs大于500mm的Ⅳ级（很严重）湿陷性黄土基础。2005年在宁夏海原县中坪水库工程建设中采用预浸水法对大坝左右坝肩Ⅳ级自重湿陷性黄土进行处理，取得良好的效果。工程于2005年4月开工建设，2011年10月通过宁夏自治区相关部门的竣工验收。
2. 工程概况
中坪水库工程位于海原县郑旗乡中坪村，属清水河一级支流苋麻河流域，是黄河流域水土流失最严重的地区之一，也是该县自然条件最差、经济发展缓慢的贫困地区。该水库工程为碾压式黄土均质坝，控制流域面积171Km2，最大坝高36.5 m，顶长490.0 m，上游坡坡比1：2.5、1：2.75、1：3.0，下游坡坡比1：2.25、1：2.5、1：2.75，顶宽6.0 m。设计总库容1553.7万m3，其中淤积库容858万m3，兴利库容89.6万m3，调洪库容695.7万m3，属中型水库，工程枢纽主要由土坝、泄水建筑物及非常溢洪道组成。
地质报告表明：坝址区属黄土丘陵地貌单元，可见黄土喀斯特地貌发育，地形复杂，冲沟发育，临水面多形成陡坎。第四系上更新统马兰组黄土，浅土黄色，坚硬状态，垂直节理发育，可见大孔隙。主要分布在两坝肩，厚度在勘探深度内未揭穿，主要物理力学性质指标见下表1。
3. 坝基处理
3.1 浸水坑布置。
根据中坪水库实测的1/500地形图，左右岸及坝基覆盖范围的湿陷性黄土，总面积11900 m2，其中左岸4300 m2，右岸7600 m2，由于面积较大，共布设浸水坑13个，浸水坑深0.8m，泡水预留层厚度取0.5m，以起到增加自重、加速湿陷的作用。13个浸水坑内共布置渗水井1300个，梅花状布设，深井与浅井相结合，深井底高程控制在1623.0m，最大井深24.0m左右，浅井高程控制在1649.0m，最小井深10.0m左右，平均井深17.0m，总进尺21700m。渗水井直径为0.15m，井距3.0m，渗水井成孔后，充填碎石，然后再注水浸泡，坑内水深需保持在0.3～0.5m。
3.2 预浸水时间。
预浸水后的地基稳定时间与湿陷土厚度、湿陷特性及浸水坑平面尺寸大小有关，至今尚未有定量分析依据。据有关湿陷土预浸水试验资料，浸水时间达70～100天，考虑到该水库坝址湿陷土厚度较大，设计预浸水时间为100天。
3.3 预浸水水源。
工程所在位置处无其它水源，考虑到预浸水浸泡周期长，用水量较大的特点，工程建设中必须采取拦蓄沟道洪水或沟道长流水来解决用水水源，这样既方便工程建设，同时也可降低用水成本。
3.4 预浸水耗水量。
3.5 湿陷观测。
湿陷观测包括地层湿陷观测，地表变形观测及耗水量变化观测等。首先在预浸水前，距离浸水坑50m以外的位置埋置永久性水准点，先观测后注水，浸水初期，每日定时观测一次，做好记录，后期如湿陷量变小，可改为3天观测一次，同时准确记录注水时间和水量，观测表层产生裂缝的范围、形状、数量及时间等，以便分析确定湿陷影响的范围。
判断湿陷变形稳定的标准应符合《湿陷性黄土地区建筑规范》（GBJ25-90）规定，即最后5天的平均湿陷量小于5mm，认为湿陷变形完成。坝基浸水结束50天后，海原县水务局委托地质部门进行地质补充勘查工作，浸水前后物理力学指标对照见表2。由表得知，浸水处理后原Ⅳ级自重湿陷性场地变为Ⅰ级非自重湿陷性场地，达到了预期的目标。
3.6 注意事项。
浸水坑开挖严格按设计尺寸与高程进行施工，要求坑底平整，再用钻机成孔，孔径和深度不得小于设计要求，渗水井填充碎石时应注意防止塌孔，以免影响渗水效果，碎石粒径控制在20～30mm，河卵石和人工粉碎石均可。
4. 结束语
海原县中坪水库两坝肩均属Ⅳ级自重湿陷性黄土场地，处理面积较大，厚度较深，采用预浸水法消除自重湿陷满足大坝坝基要求，该方法处理湿陷性黄土坝基具有施工简单、投资低、效果好的优点，但施工工期长，耗水量大，一般需水量在10～15t/ m2。该工程的建成运行，为其它类似工程提供了详实可供参考的资料，具有一定的指导作用和推广价值。
参考文献
［1］ 顾淦臣、陈明致等，《土坝设计》，水利电力出版社，1978年.
［2］ 姜峰，王立久等，《水利水电工程专业基础知识》，黄河水利出版社．2007年版.
［3］ 朱建业、邵维中等，《水利水电工程地质勘察规范》，中国计划出版社，1999年.
［4］ 《湿陷性黄土地区建筑规范》，》GB50025-2004，中国建筑工业出版社，2004年.
［5］ 《宁夏海原县中坪水库工程地质勘察报告》，宁夏水利水电勘测设计院地质队，2003年.
【关键词】预浸水法；湿陷性黄土；处理；宁夏海原
Haiyuan County, in the floor of dam foundation Collapsible loess deal with Technical Analysis
Dai Hong-mei,Wang Ni-na,Li Shi-hu
(The Guyuan Water Survey and Design Institute Guyuan Ningxia 756000)
【Abstract】This paper describes the reservoir dam foundation in collapsible loess with pre-soaking method for processing to make it collapsible settlement to eliminate in advance to meet the design requirements. Collapsible loess is widely distributed in Ningxia, the use of this treatment of collapsible loess better to provide a reference for similar projects.
【Key words】Pre-immersion method;Collapsible loess;Processing;Haiyuan
1. 引言
我国湿陷性黄土的分布范围很广，宁夏主要分布在南部山区的固原市，湿陷性黄土地基的湿陷特性给水工构筑物带来不同程度的危害，如沉降、裂缝、倾斜，甚至影响其安全使用，因此对湿陷性黄土必须采取有效的处理措施。湿陷性黄土常用的方法有垫层法、强夯法、挤密法、预浸水法，这些方法在其它地区已普遍使用。预浸水法是湿陷性黄土坝基处理中的一种常用方法，宜用于处理湿陷性黄土层厚度大于10m、自重湿陷量△zs大于500mm的Ⅳ级（很严重）湿陷性黄土基础。2005年在宁夏海原县中坪水库工程建设中采用预浸水法对大坝左右坝肩Ⅳ级自重湿陷性黄土进行处理，取得良好的效果。工程于2005年4月开工建设，2011年10月通过宁夏自治区相关部门的竣工验收。
2. 工程概况
中坪水库工程位于海原县郑旗乡中坪村，属清水河一级支流苋麻河流域，是黄河流域水土流失最严重的地区之一，也是该县自然条件最差、经济发展缓慢的贫困地区。该水库工程为碾压式黄土均质坝，控制流域面积171Km2，最大坝高36.5 m，顶长490.0 m，上游坡坡比1：2.5、1：2.75、1：3.0，下游坡坡比1：2.25、1：2.5、1：2.75，顶宽6.0 m。设计总库容1553.7万m3，其中淤积库容858万m3，兴利库容89.6万m3，调洪库容695.7万m3，属中型水库，工程枢纽主要由土坝、泄水建筑物及非常溢洪道组成。
地质报告表明：坝址区属黄土丘陵地貌单元，可见黄土喀斯特地貌发育，地形复杂，冲沟发育，临水面多形成陡坎。第四系上更新统马兰组黄土，浅土黄色，坚硬状态，垂直节理发育，可见大孔隙。主要分布在两坝肩，厚度在勘探深度内未揭穿，主要物理力学性质指标见下表1。
3. 坝基处理
3.1 浸水坑布置。
根据中坪水库实测的1/500地形图，左右岸及坝基覆盖范围的湿陷性黄土，总面积11900 m2，其中左岸4300 m2，右岸7600 m2，由于面积较大，共布设浸水坑13个，浸水坑深0.8m，泡水预留层厚度取0.5m，以起到增加自重、加速湿陷的作用。13个浸水坑内共布置渗水井1300个，梅花状布设，深井与浅井相结合，深井底高程控制在1623.0m，最大井深24.0m左右，浅井高程控制在1649.0m，最小井深10.0m左右，平均井深17.0m，总进尺21700m。渗水井直径为0.15m，井距3.0m，渗水井成孔后，充填碎石，然后再注水浸泡，坑内水深需保持在0.3～0.5m。
3.2 预浸水时间。
预浸水后的地基稳定时间与湿陷土厚度、湿陷特性及浸水坑平面尺寸大小有关，至今尚未有定量分析依据。据有关湿陷土预浸水试验资料，浸水时间达70～100天，考虑到该水库坝址湿陷土厚度较大，设计预浸水时间为100天。
3.3 预浸水水源。
工程所在位置处无其它水源，考虑到预浸水浸泡周期长，用水量较大的特点，工程建设中必须采取拦蓄沟道洪水或沟道长流水来解决用水水源，这样既方便工程建设，同时也可降低用水成本。
3.4 预浸水耗水量。
3.5 湿陷观测。
湿陷观测包括地层湿陷观测，地表变形观测及耗水量变化观测等。首先在预浸水前，距离浸水坑50m以外的位置埋置永久性水准点，先观测后注水，浸水初期，每日定时观测一次，做好记录，后期如湿陷量变小，可改为3天观测一次，同时准确记录注水时间和水量，观测表层产生裂缝的范围、形状、数量及时间等，以便分析确定湿陷影响的范围。
判断湿陷变形稳定的标准应符合《湿陷性黄土地区建筑规范》（GBJ25-90）规定，即最后5天的平均湿陷量小于5mm，认为湿陷变形完成。坝基浸水结束50天后，海原县水务局委托地质部门进行地质补充勘查工作，浸水前后物理力学指标对照见表2。由表得知，浸水处理后原Ⅳ级自重湿陷性场地变为Ⅰ级非自重湿陷性场地，达到了预期的目标。
3.6 注意事项。
浸水坑开挖严格按设计尺寸与高程进行施工，要求坑底平整，再用钻机成孔，孔径和深度不得小于设计要求，渗水井填充碎石时应注意防止塌孔，以免影响渗水效果，碎石粒径控制在20～30mm，河卵石和人工粉碎石均可。
4. 结束语
海原县中坪水库两坝肩均属Ⅳ级自重湿陷性黄土场地，处理面积较大，厚度较深，采用预浸水法消除自重湿陷满足大坝坝基要求，该方法处理湿陷性黄土坝基具有施工简单、投资低、效果好的优点，但施工工期长，耗水量大，一般需水量在10～15t/ m2。该工程的建成运行，为其它类似工程提供了详实可供参考的资料，具有一定的指导作用和推广价值。
参考文献
［1］ 顾淦臣、陈明致等，《土坝设计》，水利电力出版社，1978年.
［2］ 姜峰，王立久等，《水利水电工程专业基础知识》，黄河水利出版社．2007年版.
［3］ 朱建业、邵维中等，《水利水电工程地质勘察规范》，中国计划出版社，1999年.
［4］ 《湿陷性黄土地区建筑规范》，》GB50025-2004，中国建筑工业出版社，2004年.
［5］ 《宁夏海原县中坪水库工程地质勘察报告》，宁夏水利水电勘测设计院地质队，2003年.