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改革开放四十年来，在无经验可借鉴的条件下，依靠中国人的智慧，革新传统的理念，以试验研究开路，探索前行，取得举世瞩目的成就。作者从事岩土工程，经历了城市建筑的大发展，众多平原水库的建造，大批病险水库的治理，不能一一举例，仅就两个工程实例作以简要回顾，说明思想理念的更新与试验研究，在改革当中的重要作用。 一、高层建筑的兴起与桩基试验研究 高层建筑的兴起与发展，是我国改革开放成就的一个重要标志。在改革开放初期，一个偶然的机会，青岛市建筑设计院一位设计师，计划在济南市东部设计一座高层建筑，即现在的黄金大厦，也是当时我市第一座高层建筑，想寻求合作伙伴。曾与作者商量高层地基加固方法与试验方法。高层建筑最核心问题是地基的支撑，双方认为以桩基支撑形式为好。如何测试桩基的承载力，成为研究的主题。当支撑荷载较小时，可以用实物荷载作反力；当荷载要求达五六百吨时，用实物荷载无法实现。作者曾做过现场岩石抗剪强度试验，用钢筋锚杆作反力，从中得到启示。采用锚桩作反力，用钢梁作反力支架，采用高吨位的千斤顶与高压油泵施加荷载，取名为锚桩法。 经双方商定，设计方负责试桩与锚桩的设计；我方负责试桩与锚桩的制作，加载设备的制作，桩基静载试验。经过系统安排与调试，成功的进行了桩基静载试验，并取得了满意的成果。 试验采用锚桩法，用500吨油压千斤顶配用18.5千瓦高压油泵加载。反力装置由四根对称的砼反力锚桩、砼次梁和钢结构主梁组成。在桩顶下30cm处的正交桩径方向对称安装4支百分表。 量测元件装置，根据地层结构，沿桩深布设四个观测断面，每个观测断面均按等边三角形角点布设三个测点，埋设量测元件。 试验加荷按约定的最大荷载4600kN分级施加，共进行三次单循环加载卸载试验。为能较好地反映卸荷路径规律。 桩基试验为高层建筑设计提供了可靠的依据，而工程桩的质量检查，不能借用静载试验成果，经商定研究采用动静对比试验的方法，引进动测技术与设备，对工程桩用动测大应变仪进行工程检查，经试验对比可用于工程，形成一套完善的桩基测试试验程序，解决了高层建筑设计地基加固中迫切难题。这套试验方法，很快地在济南、青岛、潍坊等大中城市得到推广。从此，我省的高层建筑，如雨后春笋般地拔地而起，确保高层建筑物能安全运行，这与初期的桩基试验研究密不可分。 二、新的筑坝材料与风化岩的试验研究开发 棘洪滩水库是引黄济青工程的一座调蓄水库，大坝全长14.2公里，最大坝高15.2米，库容面积14.4平方公里，总库容14568万立方，工程投资14890万元，无论坝高与库容，在我国东部平原水库中其规模均是最大的。 水库于1988年开始动工，发现用于心墙的粘性土材料的储量，不满足用量二倍的要求，而且土层薄，不适宜机械化开采。为此建议与下部风化岩混合开采，采用混合料做大坝心墙。用风化岩做防渗心墙，这在我省还是头一次，突破了以往只能用粘性土作防渗体的传统观念，对原设计要进行变更，对各种风化料和混合料则要进行大量的试验研究。除一般常规试验外，还要进行各种大型试验与特殊性试验，需要增添试验装备，特别是一些大型设备。组成一套试验设备系列，以适应各种土料的试验要求，能反映各种土料的性能。而且任务重，仅风化岩石渣料的样品就重达12吨；又时间紧迫，施工单位等待施工，试验研究承担着巨大的压力。 第一批试验研究成果提交后，立即得到工程指挥部与专家组的认可，认为试验研究方法得当，成果可靠，混合风化料可用作防渗心墙。 由于本区地下水位浅、混合土料含水量高、天然含水量平均在24%左右、而最优含水量只有17%左右，两者相差7%。施工单位难以按最优含水量标准来控制施工，而且工期又很紧张，含水量的控制又成为工程进展的焦点。通过对风化岩的试验，其抗剪强度等力学指标远高于一般粘性土，放宽含水量仍有余地，建议指挥部做放宽含水量的物理力学试验，包括混合料与石渣料。经过各种含水量试验分析，当含水量放宽3%达到21%时，仍有较高的物理力学性能，其物理力学指标均优于原来的心墙料指标；坝壳料由安山岩风化料代替原来粘砂质风化岩，其力学性能也有显著的提高，成为一种双佳的筑坝材料。 为了验证试验成果的准确性，又进行与施工条件相同的现场碾压试验，经取样试验，两者成果一致，印证了室内试验研究成果准确性与可靠性。通过风化岩混合料、放宽含水量、碾压对比试验的系列研究，圆满的解决筑坝材料问题，而且节省了大量的工程投资与工期，取得了完满的效果，提交的报告成果均为设计与施工采纳见下表。从中总结了七条经验。 1.试验研究是打开问题的钥匙。通过试验研究，改用风化岩混合料做心墙，更新了原有理念。这是防渗材料应用的一个新的突破。 2.采用系统的试验方法进行研究，能全面反映不同材料的工程性质，提供设计与施工新要求的设计指标与控制指标。 3.采用放宽最优含水量的方法，也是一种理念的更新，经试验研究，不仅能满足工程稳定要求，还解决了施工难的重大困难，加快了工程进度，又能消除风化土的膨胀性。 4.采用风化混合料做心墙，既解决防渗坝料不足，还可以由平挖改成立挖，使施工开挖速度加快。 5.通过特殊试验分析，头一次在我国沿海地带发现分散土，及时消除了取土隐患。 6.通过现场碾压试验，印证了室内试验效果与施工试验成果的一致性与可靠性。 7.通过变更设计的心墙与坝壳的材料试验、放宽最优含水量的物理力学试验、现场碾压试验，最终提出的试验成果，不仅缩小大坝断面，减少土石方310万立方米，还节省了工期，节省投资约1430万元，占大坝投资的10%以上，经济效益与创新成果十分显著。以上成果的取得，是改革创新与试验研究的结果。 表岩土混合料的建议值
作者：彭国强，尹起亮，潘维宗 山东省水利勘测设计院离退休干部科 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
