特殊軟土地基處理加固

陳添槐

1 工程概況

某大型火力發(fā)電廠因擴(kuò)建需要在原堆灰場地規(guī)劃新建附屬建(構(gòu))筑物，灰場面積達(dá)20萬m2，粉煤灰層厚4.7 m～8.5 m，粉煤灰層下為海積淤泥層含有腐蝕質(zhì)和少量的貝殼碎片及粉、細(xì)砂，很濕，流塑狀;以下依次為砂土層、海積粉質(zhì)粘土層、殘積粉質(zhì)粘土層、強(qiáng)風(fēng)化、中等風(fēng)化和微風(fēng)化基巖。

由于粉煤灰層含水量大，強(qiáng)度很低，國內(nèi)對此類軟土地基處理的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)很少，因此本工程的場地平整及地基處理主要是針對粉煤灰層的處理，使經(jīng)處理后承載力特征值提高至不小于120 kPa，以確保施工時(shí)施工機(jī)械安全運(yùn)行，投產(chǎn)后地坪不繼續(xù)下沉，以免影響使用安全。場地的回填處理效果和粉煤灰層的處理密切相關(guān)，要對粉煤灰層進(jìn)行處理，就必須對粉煤灰層的工程性質(zhì)作充分研究和認(rèn)識。

2 粉煤灰的工程特性

電廠粉煤灰浸水后呈現(xiàn)出明顯的結(jié)構(gòu)軟化性，由于煤粉灰是采用水力輸送堆填，且場地地下水位較高及南方雨水多、雨量大，粉煤灰層處于長期浸水狀態(tài)，其強(qiáng)度顯著下降。

粉煤灰是高分散度的固體顆粒集合體，在電子顯微鏡下呈蜂窩狀，顆粒表面有很多裂隙和孔洞，表面孔洞較大，深部孔洞較小，呈漏斗形。顆粒本身的孔隙占顆粒體積的比例很大，孔洞與裂隙易于蓄水。

粉煤灰的化學(xué)成分主要是SiO2，A12O3?；宜嗜鯄A性，削弱了顆粒的聚沉作用，增強(qiáng)了膠溶作用，提高了粉煤灰的持水性。在沉積過程中由于無上覆壓力，僅靠自重作用下固結(jié)，而粉煤灰的顆粒比重小，雖然具有較好的滲透性，仍不能達(dá)到應(yīng)有的固結(jié)度。粉煤灰重度約為13.83 kN/m3，含水量 72.3%，孔隙比在 1.2～2.4之間，平均孔隙比為1.70，標(biāo)貫平均值 N63.5=0.5 擊，從此可看出粉煤灰具有淤泥特性、強(qiáng)度低、壓縮性高，粉煤灰壓縮系數(shù) á0.1～0.2=0.68 kPa－1，承載力標(biāo)準(zhǔn)值25 kPa～59 kPa，因粉煤灰層密實(shí)度極不均勻，承載力標(biāo)準(zhǔn)值不能代表粉煤灰層的地基承載力，實(shí)際承載力標(biāo)準(zhǔn)值約為10 kPa～30 kPa。顆粒各粒度組分含量差異較大，靜力觸探、滲透系數(shù)和其他一些指標(biāo)都表現(xiàn)了粉煤灰地基無論在垂直方向和水平方向上物理力學(xué)性能的差異。滲透固結(jié)性能大于粘性土，在施加適當(dāng)外力時(shí)自由水排出快、固結(jié)快、密實(shí)度增長快。

由此可見，粉煤灰地基是一種特殊的軟土地基，要在這樣一種地基上堆煤或建造建(構(gòu))筑物，必須進(jìn)行加固處理，以改善其物理力學(xué)性能，減少沉降。

3 地基處理加固方法

本灰場現(xiàn)有層面標(biāo)高比設(shè)計(jì)場地標(biāo)高低3.2 m，要求在7個(gè)月內(nèi)完成場地回填平整及地基處理，對粉煤灰層的處理可選的方案有:井點(diǎn)降水聯(lián)合強(qiáng)夯法;真空聯(lián)合堆載預(yù)壓法;水泥攪拌樁加固處理法;振沖碎石樁加固處理法等。經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、工期三方面比較論證，技術(shù)上各方案都可行，但后三種方案的經(jīng)濟(jì)性較差、工期不能滿足要求，決定采用井點(diǎn)降水聯(lián)合強(qiáng)夯法對本場地進(jìn)行處理加固。

該法是在粉煤灰層上鋪50 cm～100 cm砂墊層，將場地依降水設(shè)備容量劃分為4個(gè)獨(dú)立的降水系統(tǒng)，在小區(qū)外圍3 m處布置一排1.8 m間距的封堵井，小區(qū)內(nèi)依加固深度和滲透性按3 m×5 m間距插入豎向排水濾管，插入深度為加固深度以下0.5 m～1.0 m(約6 m～10 m深)，排水濾管連接水平管網(wǎng)，管網(wǎng)連接真空泵。由于真空泵抽吸作用，使豎向排水管網(wǎng)中產(chǎn)生負(fù)壓，從而產(chǎn)生高真空強(qiáng)排水，接著通過施加由小至大合適夯擊能的三遍夯擊，點(diǎn)夯夯擊能第一遍采用500 kN·m，第二遍采用1000 kN·m，第三遍采用1500 kN·m滿夯夯擊，本方法能巧妙地解決軟土強(qiáng)夯中空隙水壓力的消散，又避免了強(qiáng)夯使土成橡皮土的問題，并能使軟土在快速降低含水量情況下夯擊壓密軟土，從而提高土層承載力。

粉煤灰層的降水夯密歷時(shí)近4個(gè)月，地面平均夯沉量510 mm，含水量減少60%～85%，標(biāo)貫平均值擊數(shù)提高50%～90%，有效地解決了二次回填問題。

最后回填4.1 m厚開山土，采用二遍點(diǎn)夯和一遍滿夯，一、二遍點(diǎn)夯夯擊能分別為2500 kN·m，2000 kN·m，滿夯夯擊能取1000 kN·m進(jìn)行強(qiáng)夯處理，進(jìn)一步提高復(fù)合地基強(qiáng)度。處理后的地基承載力特征值不小于130 kPa，工期和造價(jià)都得到有效控制，達(dá)到了預(yù)期效果。

4 結(jié)語

1)粉煤灰回填地基屬欠壓密狀態(tài)的特殊軟土，持水性大、孔隙比大、顆粒小、重量輕，滲透固結(jié)性能遠(yuǎn)大于粘性土，工程特性基本上屬于粉土、粉砂性的無粘性土，因而具有類似粉土性質(zhì)。

2)對粉煤灰特殊軟土地基的處理，可供參考的工程經(jīng)驗(yàn)畢竟很少，應(yīng)對它的工程特性作充分地研究和認(rèn)識，才能做到有的放矢。

3)處理方法的選擇應(yīng)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、工期三方面作綜合比較;實(shí)施中最好通過小區(qū)試驗(yàn)選取設(shè)備功率、夯擊能、夯距，通過施加由小到大夯擊能使顆粒間自由水快速排出，以達(dá)到固結(jié)目的。

[1]龔曉南.地基處理手冊[M].第3版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[2]姚天強(qiáng)，石振華.基坑降水手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[3]CECS 279∶2010，強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程[S].