強(qiáng)夯法在耿莊水庫地基處理中應(yīng)用

張鵬飛

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 耿莊水庫地基概況及處理要求

耿莊水庫是萬家寨引黃北干線往朔州市供水的平原圍封水庫，具有反調(diào)節(jié)功能。庫區(qū)地基土體均為低液限黏土（Q3pl），具有濕陷性，且濕陷場地等級達(dá)到了中等和嚴(yán)重。針對這一情況，設(shè)計采用強(qiáng)夯法處理措施，并要求地基有效加固深度6m范圍內(nèi)土的濕陷系數(shù)小于0.015，基本消除濕陷性，12m深度范圍內(nèi)壩基土總濕陷量不大于100mm。

強(qiáng)夯是消除地基土最有效的方法，其工作原理是將重錘起吊到相應(yīng)的高度，利用自動脫鉤裝置使重錘自由下落對地面產(chǎn)生作用，改變土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使土體更加密實，從而達(dá)到消除土體濕陷性的目的。

2 強(qiáng)夯參數(shù)的確定

耿莊水庫在地基處理前進(jìn)行了強(qiáng)夯生產(chǎn)性試驗，試驗?zāi)康氖菫榱巳〉煤侠淼氖┕?shù)，更好達(dá)到設(shè)計要求的處理效果。

2.1 強(qiáng)夯機(jī)具的選擇

耿莊水庫采用履帶式強(qiáng)夯機(jī)，并安裝龍門架和自動脫鉤裝置，起重機(jī)起吊重量為35t，起吊高度為25m。夯錘采用質(zhì)量為20t、底面積為5m2的鑄鋼錘，錘體有2個直徑20cm的貫穿孔，貫穿孔主要用于排除夯錘和土體接觸時產(chǎn)生的氣體。

2.2 其他參數(shù)的確定

為達(dá)到設(shè)計要求的處理效果，耿莊水庫組織了生產(chǎn)性試驗，確定了強(qiáng)夯施工的夯擊次數(shù)、夯點(diǎn)間距、夯擊遍數(shù)、沉降量等相關(guān)參數(shù)。試驗流程如下：平整場地—測量放線—挖探坑取樣—現(xiàn)場布點(diǎn)—強(qiáng)夯施工—現(xiàn)場記錄分析—夯后挖探坑取樣—試驗結(jié)果整理—確定施工參數(shù)。

3 強(qiáng)夯施工方法

3.1 施工步驟

3.1.1 施工準(zhǔn)備

壩基清理邊線依據(jù)設(shè)計提供的清基線測量放線。用裝載機(jī)配合推土機(jī)在設(shè)計清基邊線及深度范圍內(nèi)清除地表植被及樹根，用自卸汽車運(yùn)至棄土場。壩基清理后無植被、雜草、垃圾、廢渣等。

3.1.2 施工工序

（1）根據(jù)強(qiáng)夯布點(diǎn)圖，在實地放出夯點(diǎn)位置，用白灰作標(biāo)志。呈梅花形布置，間排距為6.5m。

（2）主、副夯夯擊能量為4000kN·m；滿夯夯擊能量為2000kN·m。施工前對全部夯錘重量進(jìn)行校核，按實際錘重確定落距，確保夯擊能不小于設(shè)計要求（4000kN·m）。

（3）按已放出的強(qiáng)夯范圍邊界、夯點(diǎn)位置，測量地面高程，滿夯時錘印搭接1/4。

（4）起重機(jī)就位，使夯錘中心對準(zhǔn)夯點(diǎn)位置。

（5）測量夯前錘頂高程。

（6）將夯錘吊起到設(shè)定高度，待夯錘脫鉤自由落下后，測量錘頂高度，以最后兩擊平均沉量不大于5cm為夯點(diǎn)結(jié)束控制標(biāo)準(zhǔn)。

（7）重復(fù)步驟（5），按設(shè)計規(guī)定的夯擊能及控制標(biāo)準(zhǔn)完成每一個夯點(diǎn)的夯擊。

（8）重復(fù)（4）～（6），完成第一遍全部夯點(diǎn)的夯擊。

（9）主夯完成后，用推土機(jī)將夯坑整平，測量夯后的地面高程。

（10）重新放線定位，按主夯的施工步驟進(jìn)行第二遍點(diǎn)夯（副夯）的夯擊施工。

（11）副夯完成后，用推土機(jī)將夯坑填平，然后進(jìn)行滿夯，滿夯能量為2000kN·m，夯擊次數(shù)為5擊，錘印搭接1/4，將場地表層松土整平壓實，并測量夯后場地高程。

（12）記錄每個夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)和每擊夯沉量。

3.2 施工質(zhì)量控制

3.2.1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

耿莊水庫壩基強(qiáng)夯夯能為4000kN·m，強(qiáng)夯有效加固深度為6m，有效加固深度內(nèi)壩基土的濕陷系數(shù)小于0.015，可視為消除濕陷性；強(qiáng)夯影響深度12m范圍內(nèi)壩基土的總濕陷量不大于100mm。

3.2.2 基本要求

（1）現(xiàn)場施工人員必須熟悉施工程序。

（2）施工過程中每道工序結(jié)束后必須及時檢測記錄并報監(jiān)理工程師驗收。

（3）施工時如發(fā)生特殊情況，必須向項目部報告，并報監(jiān)理、設(shè)計單位制定處理方案。

（4）如遇強(qiáng)降雨應(yīng)當(dāng)停止施工，并及時排除施工區(qū)域內(nèi)積水。

3.2.3 施工質(zhì)量要求

（1）現(xiàn)場測量基點(diǎn)必須設(shè)在強(qiáng)夯影響范圍以外，定期進(jìn)行復(fù)核。

（2）施工測量誤差不得超過2cm，強(qiáng)夯點(diǎn)位偏差應(yīng)小于5cm。

（3）夯坑傾角小于30°。

（4）滿夯時夯錘錘印彼此搭接1/4。

（5）冬季施工時，凍土厚度大于0.5m時不能施工。

（6）強(qiáng)夯范圍應(yīng)超出設(shè)計填筑邊線各7m。

（7）每次作業(yè)前后應(yīng)對各項數(shù)據(jù)進(jìn)行校核。

（8）施工過程中，要做好測量等原始記錄完善手續(xù)。

3.2.4 檢查項目

（1）在施工場地平整后，測量地面高程，取土樣進(jìn)行現(xiàn)場室內(nèi)土工試驗，檢測土的含水率。

（2）檢查夯錘底部是否粘有影響強(qiáng)夯效果的土坯，及時清理。

（3）處理完的區(qū)域，應(yīng)在7d間歇期后開挖探井取土樣檢測，每1000m2取1處，檢測深度為強(qiáng)夯影響范圍每1m取1組，

（4）檢查脫鉤裝置，確保可以在預(yù)設(shè)高度脫鉤，避免發(fā)生意外。

3.2.5 保證措施

（1）夯點(diǎn)位置采用全站儀進(jìn)行布設(shè)，用白灰做標(biāo)記，圈出夯錘夯擊范圍。

（2）夯錘落距，開夯前用尺測量檢查，控制落距標(biāo)志設(shè)在鋼索上，施工時檢查符合要求為±30mm。

（3）嚴(yán)格按照試驗確定的步驟、參數(shù)進(jìn)行施工。

（4）夯點(diǎn)間距用尺度量檢查，誤差為±50mm。

（5）以最后兩擊平均夯沉量小于5cm為夯點(diǎn)結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

（6）如施工中發(fā)現(xiàn)有偏錘現(xiàn)象，必須填平坑底后重新進(jìn)行施工。

（7）夯錘排氣孔堵塞時，及時進(jìn)行開通。

（8）滿夯時必須保證夯錘錘印彼此搭接1/4。

（9）施工原始數(shù)據(jù)、資料必須認(rèn)真記錄，并保存完好。

4 處理效果分析

耿莊水庫地基處理在強(qiáng)夯處理后的壩基范圍內(nèi)共開挖了175個探井取原狀土樣進(jìn)行了檢測，其中6m以上全部消除濕陷，6m以下總濕陷量不大于50mm共113個，占64.57%；50mm＜總濕陷量≤100mm共62個占35.43%，根據(jù)175個探井檢測報告數(shù)據(jù)統(tǒng)計總濕陷量全部小于100mm，符合設(shè)計要求。

5 特殊地段處理

耿莊水庫強(qiáng)夯處理面積為219300m2，在水庫東面有自南向北的一條天然氣管線，管軸線與強(qiáng)夯邊界線最小距離為3.9m，為避免強(qiáng)夯施工可能對天然氣管線造成不利影響，設(shè)計單位做出對強(qiáng)夯邊界距離天然氣管線小于60m范圍內(nèi)的壩基處理方案由強(qiáng)夯調(diào)整為素土擠密樁的設(shè)計。

素土擠密樁施工同地基處理中的強(qiáng)夯施工方法類似，施工數(shù)據(jù)主要從現(xiàn)場實驗中取得。

6 結(jié)語

耿莊水庫地基采用強(qiáng)夯處理濕陷地基效果明顯，地基承載力得到了有效的加強(qiáng)，為類似工程地基處理施工總結(jié)出了寶貴的經(jīng)驗。但強(qiáng)夯對地面作用的同時會產(chǎn)生強(qiáng)大的地震效應(yīng)，會對周圍建筑物及一些公共設(shè)施造成不同程度的破壞，為避免強(qiáng)夯施工對周圍建筑造成不利影響，需對距強(qiáng)夯邊界距離小于一定范圍內(nèi)的壩基處理調(diào)整方案。