張小利

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

萬家寨引黃北干耿莊水庫是北干線向朔州市供水線路末端的調節(jié)水庫，位于朔州市朔城區(qū)陡溝村南、秋寺院村東，由于壩基土具有濕陷性，壩基設計采用強夯法處理，強夯的設計單擊能不小于3 000 kN.m，強夯范圍面積為198 894 m2。為了獲得理想的施工參數(shù)，選取合理的機械配備和質量控制方案，在強夯施工前制定了詳細的試驗方案，通過試驗取得了理想的施工參數(shù)，在指導強夯施工中取得了良好的效果。本文從強夯試驗目的、強夯試驗檢測項目及主要工序安排、強夯試驗施工工藝、強夯試驗效果檢查等方面對本試驗方案進行闡述。

1 強夯試驗目的

設計要求強夯后的加固效果為：有效加固深度6 m，在有效加固深度內壩基土全部消除濕陷性，即土的濕陷系數(shù)小于0.015，壩基土總濕陷量不大于100 mm。為滿足設計要求，在擬定強夯設備的前提下，通過強夯試驗達到如下目的：確定夯擊次數(shù)、夯點間距、夯擊遍數(shù)、沉降量等相關參數(shù)，選取合理的機械配備和質量控制方案。

2 強夯試驗方案設計

2.1 試驗場地布置及區(qū)域劃分

試驗場地布置考慮的主要因素有：強夯試驗場地應平坦、整齊；根據(jù)工程實際情況選擇具有代表性的場地；在《山西省萬家寨引黃入晉工程北干線耿莊水庫土建工程總施工進度計劃（調整）橫道圖》中計劃2009年8月底前強夯處理要達到6萬m2，具體范圍為南壩段800 m壩基；根據(jù)《耿莊水庫場地濕陷類型、地基濕陷等級分區(qū)圖》中南壩段800 m范圍內共有非自重一級（輕微）濕陷性場地、自重二級（中等）濕陷性場地、非自重二級（中等）濕陷性場地、非濕陷區(qū)等四種分區(qū)。

綜合考慮以上4方面原因，本次強夯試驗場地規(guī)劃為沿南壩段800 m壩基范圍內從東到西共布置三個試驗區(qū)域，三個試驗區(qū)域寬度均為72 m，長度均為50 m,每個區(qū)域面積均為3 600 m2。

2.2 試驗方案設計

根據(jù)現(xiàn)場地形、地質資料及設計要求，結合試驗擬采用的主要機械設備及試驗儀器見表1。

表1 強夯試驗主要機械及試驗儀器設備

本次試驗初擬強夯參數(shù)為：單點夯擊次數(shù)為11～15擊，夯點布設為梅花型布置，夯擊能按3 000 kN.m、4 000 kN.m兩種能擊布置，間排距按三種規(guī)格布置，分別為6 m、5 m、6.5 m，滿夯時錘印搭接1/4。具體方案設計布置分為以下三種：

方案一：采用隔點跳打法分2遍進行，每遍夯擊次數(shù)11～15擊，單擊能3 000 kN.m，間排距6 m，滿夯2遍，1/4夯印搭接。

方案二：采用隔點跳打法分2遍進行，每遍夯擊次數(shù)11～15擊，單擊能3 000 kN.m，間排距5 m，滿夯2遍，1/4夯印搭接。

方案三：采用隔點跳打法分2遍進行，每遍夯擊次數(shù)11～15擊，單擊能4 000 kN.m，間排距6.5 m，滿夯2遍，1/4夯印搭接。

3 強夯試驗施工方法

按照合同文件及規(guī)范要求進行基面清表處理，經自檢、監(jiān)理工程師檢查合格后方可進行試驗段施工。施工工藝以方案二為例進行說明，方案一和方案三根據(jù)具體情況將夯擊能、夯距進行相應調整進行。

3.1 施工工藝

（1）試驗段強夯施工機械采用帶有自動脫鉤裝置的履帶式起重機，主夯采用錘重20 t，落距15 m，夯擊能量為3 000 kN.m；副夯采用錘重20 t，落距15 m，夯擊能量為3 000 kN.m；滿夯采用錘重20 t，落距7.5 m，夯擊能量為1500 kN.m。夯錘底面積5 m2，并設通氣孔?，F(xiàn)場夯錘重量不符時，需按實際錘重和底面積計算落距，確保達到設計夯擊能量。

（2）用灰線撒出強夯范圍，然后標出夯點的準確位置，并測量地面高程，夯點布設為梅花型布置，間排距按三種規(guī)格布置，分別為6 m、5 m、6.5 m，滿夯時錘印搭接1/4，詳見圖1壩基強夯處理夯點布置示意圖。

（3）在處理大致平整的地表處，按土質分段取樣作標準擊實、土的液塑限、顆粒分析、天然含水量試驗。

（4）起重機就位，使夯錘對準夯點位置。

（5）測量夯前錘頂高程。

（6）將夯錘吊起到預定高度，待夯錘脫鉤自由下落后，測量錘頂高度，若發(fā)現(xiàn)因坑底傾斜而造成夯錘歪斜時，及時將坑底整平。夯擊時落錘應保持平穩(wěn)，夯位正確。

（7）重復步驟（6），按設計規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標準完成一個夯點的夯擊。單點夯擊次數(shù)一般按最后兩擊沉降量平均值不大于5 cm控制。

圖1 壩基強夯處理夯點布置示意圖（單位：m）

（8）重復（4）～（7），完成第一遍全部夯點的夯擊。

（9）主夯完成后，用推土機將夯坑整平，測量夯后的地面高程。

（10）重新放線定位，按主夯的施工步驟（4）～（9）進行第二遍（副夯）的夯擊施工，副夯能量為3 000 kN.m。

（11）副夯完成后，用推土機將夯坑填平，進行最后一遍滿夯，滿夯能量為1 500 kN.m，夯后測量場地標高。

強夯施工必須嚴格按照試驗確定的技術參數(shù)進行控制，以各個夯擊點的夯擊數(shù)作為施工控制數(shù)值，夯擊深度應用水準儀測量控制。

3.2 強夯施工監(jiān)測工作

強夯施工過程中應有專人負責監(jiān)測工作，施工過程中應對各項參數(shù)及施工情況進行詳細記錄，主要負責以下內容記錄。

（1）開夯前檢查錘重和落距，以確保單擊夯擊能量符合設計要求。

（2）在每遍夯擊前，應對夯點放線進行復核，夯完后檢查夯坑位置，發(fā)現(xiàn)偏差或漏夯應及時糾正。

（3）按設計要求檢查每個夯點的夯擊次數(shù)和每擊的夯沉量。

3.3 強夯施工注意事項

（1）強夯施工前，應查明場地范圍內的地下構造物和各種地下管線（尤其是通訊電纜）的位置及標高，并采取必要的措施，以免因強夯施工而造成損壞。

（2）強夯過程中，當發(fā)生隆起大于夯沉量現(xiàn)象時立即停止施工，研究處理方案。

4 強夯試驗效果檢查

4.1 基本要求

（1）強夯過程中，技術負責人始終在現(xiàn)場指揮，監(jiān)理進行旁站指導。

（2）強夯試驗完成后，依據(jù)試驗各項數(shù)據(jù)，確定強夯各項施工參數(shù)和強夯施工方案，報監(jiān)理工程師審批。

（3）強夯過程中當發(fā)生隆起大于夯沉量現(xiàn)象時立即停止施工，研究處理方案。

（4）強夯過程中視降雨情況作好排水工作。

4.2 施工質量要求

（1）高程、坐標控制點引到不受強夯影響便于測量使用的地方，穩(wěn)定牢固。

（2）施工放線誤差不大于2 cm，強夯點位偏差應小于5 cm。

（3）坑底面積傾角不大于30O。

（4）滿夯能級應為點夯的1/2，即1 500 kN.m，夯印搭接為夯錘底面積的1/4。

（5）凍土深度小于0.5 m時，將凍塊擊碎再夯，凍土厚度大于0.5 m時不能施工。

（6）夯前夯后進行檢測，根據(jù)檢測結果指導下一步施工。

（7）試驗過程中做好測量工作，并做好強夯施工原始記錄，以免重夯或漏夯。

4.3外觀鑒定

強夯后的表面應達到密實平坦，局部過大沉降應有專門記錄。

4.4檢查項目及試驗結果分析

在試驗區(qū)內進行詳細的原位測試，采取原狀土樣作室內試驗，測定干密度、濕陷系數(shù)、含水量等有關數(shù)據(jù)，具體要求為：夯前在實驗區(qū)內挖12 m深的探坑，每隔1 m取1個土樣進行室內試驗，夯后在同區(qū)附近再挖12 m深的探坑，每隔1 m取1個土樣進行室內試驗，與夯前測試數(shù)據(jù)作對比分析，看強夯加固效果是否滿足設計要求，以確定最合理的施工參數(shù)。若不滿足，則重新修訂試驗參數(shù)再次進行試驗并最終達到設計要求。

根據(jù)以上檢測項目要求，試驗完成后及時采取土樣進行對比試驗效果分析，具體試驗結果如表2。

表2 壩基土濕陷系數(shù)及總濕陷量試驗前后對比表

5 結語

通過以上試驗成果比較分析，方案三在有效加固深度1～6 m內濕陷系數(shù)均小于0.015，壩基土總濕陷量為76 mm＜100 mm符合設計要求，而方案一和方案二在有效加固深度內土體濕陷系數(shù)和壩基土總濕陷量均不能滿足設計要求。以上試驗方案都是在最經濟的條件下?lián)駜?yōu)選擇的。在引黃北干耿莊水庫壩基加固處理中采用方案三壩基強夯處理的分部工程驗收均取得優(yōu)良分部工程，在指導后續(xù)的強夯施工中取得了良好的效果，對類似工程有較好的借鑒意義。