談強(qiáng)夯法在海濱回填區(qū)地基處理中的應(yīng)用

張 鵬

(中廣核工程有限公司，廣東深圳 518000)

0 引言

強(qiáng)夯法地基處理可以提高土層的均勻性，減少地基可能出現(xiàn)的差異沉降，加固效果顯著?，F(xiàn)通過某核電站一期工程BOP區(qū)強(qiáng)夯處理的實(shí)例，淺談一下強(qiáng)夯法在濱?；靥顓^(qū)地基處理中的應(yīng)用。

1 工程概況和工程地質(zhì)條件

1.1 工程概況

該工程1，2號機(jī)組以南BOP區(qū)位于+8 m平臺，廠房及其配套設(shè)施占地面積約6.9萬m2，擬建建筑物包括QS/QT廠房，AB/AO/AQ/EF廠房，AG/EL廠房，EN，UD，部分重件道路等建筑，本次地基處理區(qū)域位于現(xiàn)場+8 m平臺的回填區(qū)內(nèi)，填土一般厚度6.0m～10.0m，最大厚度16m，電站保護(hù)區(qū)以內(nèi)填土最大厚度12m。

1.2 工程地質(zhì)條件

主要的BOP區(qū)建筑物布置在+8 m平臺。1，2號機(jī)組核島以南的BOP區(qū)(附屬建筑物)位于場地的填方區(qū)。填方區(qū)地層自上而下分別為:

①素填土:由粘性土混多量砂、少量巖屑及巖塊組成，一般厚度6.00 m ～10.00 m，最大厚度16.00 m。

②砂礫:以砂礫為主，一般厚度0.50 m～1.00 m。最大厚度2.10 m，僅分布于局部地段。

③粉質(zhì)粘土:含少量有機(jī)質(zhì)，無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等。埋深5.50 m ～7.20 m，一般厚度0.50m ～1.00 m。極少數(shù)區(qū)域存在。

④全風(fēng)化花崗巖:僅見于個(gè)別區(qū)域，厚度0.80 m～1.90 m。

1.3 地基處理方案

根據(jù)地質(zhì)勘查結(jié)果，該工程1，2號機(jī)組以南BOP區(qū)原始地貌為濱海海臺及海灘，地形起伏較大，回填區(qū)主要由場平時(shí)期挖方產(chǎn)生的粘性土及山皮土回填形成，填土層厚度變化大，且回填前未清底，回填過程中雖進(jìn)行初步碾壓，但是效果較差，填土承載力較低，力學(xué)性質(zhì)較差，且極不均勻，不宜作為地基持力層。

經(jīng)過多次認(rèn)真討論、論證，采取以下原則性方案:本工程強(qiáng)夯面積根據(jù)BOP區(qū)內(nèi)建筑物的荷重分為兩個(gè)區(qū):Ⅰ區(qū)為AG/EL，UD等荷重較小的建筑物區(qū)域，面積約51 000 m2，夯擊影響深度自起夯面計(jì)不小于6 m;Ⅱ區(qū)為QS/QT，AB/AO/AQ/EF等荷重較大的建筑物區(qū)域，面積約18 000 m2，夯擊影響深度自起夯面計(jì)不小于9 m。

2 強(qiáng)夯施工的主要技術(shù)參數(shù)確定

為了保證施工質(zhì)量，在設(shè)計(jì)院給出基本參數(shù)的前提下(見表1)，現(xiàn)場在大面積強(qiáng)夯前針對不同區(qū)域的處理要求進(jìn)行了試夯工作。本工程強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)共有Ⅰ，Ⅱ兩個(gè)區(qū)，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)的面積初定為256 m2。通過試夯確定不同處理區(qū)的夯擊能、有效加固深度、最佳夯擊數(shù)、夯點(diǎn)間距、夯擊遍數(shù)、間歇時(shí)間等最終的強(qiáng)夯技術(shù)參數(shù)。

表1 設(shè)計(jì)基本技術(shù)參數(shù)表

2.1 夯擊能及有效加固深度的確定

6 000 kN·m夯擊能選擇330 kN的夯錘，夯錘底面為圓形，錘底直徑為2.5 m，落距為19 m;3 000 kN·m夯擊能選擇330 kN的夯錘，夯錘底面為圓形，錘底直徑為2.5m，落距為10m;1 500 kN·m夯擊能選擇160 kN的夯錘，夯錘底面為圓形，錘底直徑為2.5 m，落距為10 m。

試夯現(xiàn)場進(jìn)行了試驗(yàn)檢測，結(jié)合Menard公式確定強(qiáng)夯的有效加固深度:

其中，H為有效加固深度，m;M為夯錘重，kN;h為夯錘落距，m;α為地基土修正系數(shù)，m/kN，根據(jù)所處理地基土的性質(zhì)而定，取值范圍為0.35～0.7，不同地質(zhì)取不同數(shù)值，一般粘性土取0.5，砂性土取0.7，黃土取0.35～0.5。根據(jù)BOP現(xiàn)場回填區(qū)的土質(zhì)特征，現(xiàn)場地基修正系數(shù)取0.5。

由試驗(yàn)結(jié)果及以上公式得出:Ⅰ區(qū)的有效加固深度H=8.63，Ⅱ區(qū)有效加固深度H=12.39，均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的深度。

2.2 夯區(qū)加固范圍和夯點(diǎn)布置

考慮到核電廠房的重要性，現(xiàn)場施工過程中在規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，特別要求施工單位將強(qiáng)夯的范圍擴(kuò)大到建筑物邊線外5 m，以保證建筑物的整體穩(wěn)定性。對于強(qiáng)夯夯點(diǎn)間距，現(xiàn)場根據(jù)理論及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確認(rèn)，Ⅰ區(qū)夯點(diǎn)間距為5 m，Ⅱ區(qū)夯點(diǎn)間距為7 m。并通過對當(dāng)?shù)貜?qiáng)夯施工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，現(xiàn)場第一遍夯點(diǎn)采用正方形布置，第二遍夯點(diǎn)插入第一遍點(diǎn)所布置的正方形中間，最后使整片夯區(qū)內(nèi)的夯點(diǎn)呈梅花形布置，且相鄰三點(diǎn)能構(gòu)成三角形形式，能夠?qū)Φ谝槐辄c(diǎn)夯所遺留的強(qiáng)夯空白區(qū)進(jìn)行補(bǔ)夯(見圖1，圖2)。

2.3 夯擊間歇時(shí)間的確定

強(qiáng)夯理論認(rèn)為，前后兩遍夯擊之間應(yīng)有一定的時(shí)間間隔，土體內(nèi)產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力消散達(dá)80%以上，地基穩(wěn)定后才可以進(jìn)行下一步夯擊作業(yè)。通過試驗(yàn)，4 d后土體內(nèi)的孔隙水壓力即可消散80%以上，從而確定強(qiáng)夯間歇時(shí)間為4 d。現(xiàn)場試夯結(jié)束后，對兩塊試夯場地進(jìn)行了試夯效果檢測，檢測結(jié)果合格。最終通過試夯確定強(qiáng)夯技術(shù)參數(shù)見表2。

圖1 Ⅰ區(qū)夯點(diǎn)布置示意圖

圖2 Ⅱ區(qū)夯點(diǎn)布置示意圖

表2 現(xiàn)場強(qiáng)夯技術(shù)參數(shù)表

3 強(qiáng)夯施工過程及控制要點(diǎn)

3.1 強(qiáng)夯施工過程

強(qiáng)夯的施工過程見圖3。

圖3 強(qiáng)夯施工流程

3.2 強(qiáng)夯過程控制的要點(diǎn)

1)在強(qiáng)夯過程中認(rèn)真總結(jié)了大連地區(qū)的強(qiáng)夯施工經(jīng)驗(yàn)，針對當(dāng)?shù)氐臍夂蚣巴临|(zhì)特征進(jìn)行綜合考慮(其他地區(qū)可以根據(jù)實(shí)際情況參考)。在實(shí)施過程中嚴(yán)格執(zhí)行JGJ 79-2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范中對強(qiáng)夯施工的技術(shù)要求。

2)設(shè)置好測量控制樁，以保證強(qiáng)夯過程中沉降量監(jiān)控的準(zhǔn)確性。

3)對場地進(jìn)行測量放線、放點(diǎn)，放樣結(jié)果必須經(jīng)過復(fù)核后，再進(jìn)行施工。特別是對夯點(diǎn)的定位，如果前期建筑的基礎(chǔ)圖已經(jīng)出版，應(yīng)該結(jié)合建筑的基礎(chǔ)位置，布點(diǎn)時(shí)，確保一排夯點(diǎn)在建筑物基礎(chǔ)軸線上。

4)強(qiáng)夯前檢查夯錘重量和落距，確保單擊夯擊能符合設(shè)計(jì)要求。夯錘落距應(yīng)經(jīng)常校正，保證單擊夯擊能符合要求。

5)控制好停錘標(biāo)準(zhǔn)，如發(fā)現(xiàn)夯沉量過大起錘困難或夯坑周圍隆起，應(yīng)立即停止施工，對問題地段進(jìn)行技術(shù)處理，根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整強(qiáng)夯參數(shù)，直至滿足技術(shù)要求。否則不但所在夯點(diǎn)的夯實(shí)效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)會影響到周圍的夯點(diǎn)夯實(shí)效果，所以在施工過程中要進(jìn)行嚴(yán)格控制。

6)夯錘氣孔應(yīng)保持暢通，如遇堵塞，應(yīng)隨時(shí)將塞土清除，否則易出現(xiàn)彈錘現(xiàn)象，造成現(xiàn)場錯(cuò)誤判斷，且起不到對地基的有效加固作用。

7)做好現(xiàn)場排水工作，避免施工過程中夯坑內(nèi)積水，一旦積水要及時(shí)排除，必要時(shí)換土再夯，避免“橡皮土”出現(xiàn)。

8)分區(qū)施工確定碾壓范圍時(shí)，應(yīng)結(jié)合施工圖及廠區(qū)總平面圖進(jìn)行，確信未有某單元部分基礎(chǔ)落空。

9)強(qiáng)夯施工完畢后，竣工作業(yè)面與設(shè)計(jì)高程之間的高差采用碎石土進(jìn)行回填且壓實(shí)系數(shù)不得低于0.90。

4 強(qiáng)夯的檢測試驗(yàn)

4.1 檢測方式

強(qiáng)夯施工結(jié)束兩周后對地基質(zhì)量進(jìn)行檢測。主要采用原位測試和室內(nèi)土工試驗(yàn)相結(jié)合的方法，重點(diǎn)明確強(qiáng)夯后地基土的有關(guān)物理力學(xué)指標(biāo)，確定強(qiáng)夯有效影響深度，核實(shí)強(qiáng)夯地基設(shè)計(jì)參數(shù)。

1)采用密實(shí)度試驗(yàn)(灌水法或灌砂法)查明強(qiáng)夯前后土(石)重度變化，對強(qiáng)夯前后的土(石)重度進(jìn)行對比檢測，以確定處理后地基土的密實(shí)效果。2)采用靜力載荷試驗(yàn)方法檢測地基處理后的地基承載力特征值，以滿足設(shè)計(jì)地基承載力要求。3)采用動(dòng)力觸探試驗(yàn)檢測地基處理深度。4)采用瑞利波檢測回填層的均勻程度。

4.2 檢測數(shù)量

根據(jù)總平面布置圖，每個(gè)建、構(gòu)筑物地基的檢驗(yàn)數(shù)量不小于3處，重要的建、構(gòu)筑物相應(yīng)增加檢測數(shù)量。檢驗(yàn)深度不小于設(shè)計(jì)處理的深度。本工程Ⅰ區(qū)的ED，AG/EL，UD，EN三個(gè)建筑物每個(gè)設(shè)檢測點(diǎn)3個(gè)。Ⅱ區(qū)的QS/QT，AB/AO/AQ/BF兩個(gè)重要的建筑物設(shè)6個(gè)檢測點(diǎn)。其他區(qū)域每1 000 m2設(shè)2個(gè)檢測點(diǎn)，且1/3用于靜力載荷實(shí)驗(yàn)，2/3用于動(dòng)力觸探。

5 強(qiáng)夯效果分析

首先，強(qiáng)夯區(qū)的地基承載力得到顯著提高。強(qiáng)夯后，對基礎(chǔ)進(jìn)行了靜載試驗(yàn)。根據(jù)靜載檢測報(bào)告，經(jīng)過加固處理后的靜載最大加壓量均加至設(shè)計(jì)要求承載力的兩倍，Ⅰ區(qū)達(dá)到300 kPa，Ⅱ區(qū)達(dá)到400 kPa，完全滿足了設(shè)計(jì)要求Ⅰ區(qū)150 kPa，Ⅱ區(qū)200 kPa。而且土體均未發(fā)生破壞，仍然有繼續(xù)加載的空間，但是由于已經(jīng)達(dá)到終止試驗(yàn)的條件，現(xiàn)場便在此加載級數(shù)上終止了試驗(yàn)。

通過以上結(jié)果可以看出，經(jīng)過強(qiáng)夯處理過的地基承載能力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)要求的Ⅰ區(qū)150 kPa，Ⅱ區(qū)200 kPa。所以筆者認(rèn)為，在強(qiáng)夯的參數(shù)確定方面仍然有很大的提升空間，需要我們在今后的強(qiáng)夯施工中更加深入的探討研究，以求進(jìn)一步優(yōu)化強(qiáng)夯法處理地基的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性。

同時(shí)，報(bào)告中對強(qiáng)夯前后夯區(qū)土的濕密度、濕重度、干密度、干重度也進(jìn)行了對比(見表3，表4)。

表3 強(qiáng)夯前各參數(shù)對比表

表4 強(qiáng)夯后各參數(shù)對比表

通過對比可以看出，經(jīng)過強(qiáng)夯處理后夯區(qū)表層土的密度及重度較夯前都變大，說明經(jīng)過強(qiáng)夯處理后土層變得比夯前更為密實(shí)。

其次降低工程造價(jià)，與其他地基處理方法相比，強(qiáng)夯法處理回填土不但施工方便而且較為經(jīng)濟(jì)，能夠較快的為后續(xù)施工提供場地條件。

綜上所述，筆者認(rèn)為在海濱回填地區(qū)采用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基處理是合理、經(jīng)濟(jì)、有效的，建議該方法在處理海濱回填區(qū)地基工程建設(shè)中推廣應(yīng)用。