陳 強(qiáng)，王 芮

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司觀(guān)音巖項(xiàng)目經(jīng)理部，四川 攀枝花，617012)

強(qiáng)夯法在觀(guān)音巖電站塊石回填地基處理中的應(yīng)用

陳 強(qiáng)，王 芮

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司觀(guān)音巖項(xiàng)目經(jīng)理部，四川 攀枝花，617012)

觀(guān)音巖電站機(jī)電倉(cāng)庫(kù)塊石回填地基處理，運(yùn)用強(qiáng)夯地基處理方案取得良好的工程效果。本文對(duì)強(qiáng)夯法在大面積棄渣回填場(chǎng)上修建建筑物的地基處理進(jìn)行了歸納和總結(jié)，為類(lèi)似大面積回填地基處理工程積累了施工經(jīng)驗(yàn)與數(shù)據(jù)。

觀(guān)音巖水電站 強(qiáng)夯法 塊石回填 地基處理

觀(guān)音巖電站機(jī)電倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)要求地基承載力特征值大于等于180kPa，通過(guò)查找技術(shù)資料，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試夯試驗(yàn)修正技術(shù)參數(shù)，強(qiáng)夯地基處理后達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，取得良好效果。本文將該工程實(shí)施情況作一介紹。

1 工程場(chǎng)地特點(diǎn)及地基處理方案

觀(guān)音巖水電站機(jī)電倉(cāng)庫(kù)場(chǎng)地面積共40000m2，布置于電站內(nèi)石觀(guān)公路外側(cè)的塘壩河棄渣場(chǎng)上。此棄渣場(chǎng)主要堆填觀(guān)音巖電站大壩基礎(chǔ)開(kāi)挖的塊石、碎石、粘性土等，塊石主要為粉砂巖、礫巖和泥巖等，直徑從0.5m～2.5m不等，雜亂堆填。場(chǎng)區(qū)原始地形處于山區(qū)地帶，地形復(fù)雜，高程變化大，填方深度起伏較大，平均填土深度達(dá)15m以上,在填筑工程中未注意夯填密實(shí)，土體處于疏松狀態(tài)，地基承載力較低，不能直接作為建筑物的基礎(chǔ)或大型設(shè)備的堆場(chǎng)，需要進(jìn)行地基處理后方可使用。

根據(jù)上述情況，對(duì)大面積填土的處理，僅以壓路機(jī)表面碾壓，影響深度太淺，不能滿(mǎn)足工程要求。但是采用強(qiáng)夯處理后能否作為建筑物的地基，則有不同的看法，主要有以下幾種考慮：

(1)填土厚度大(平均厚度達(dá)15m以上)，而且填土層下為自然地貌，大部分區(qū)域?yàn)楦餐?，個(gè)別區(qū)域?yàn)轸~(yú)塘，強(qiáng)夯的影響深度難以達(dá)到，形成軟弱下臥層；

(2)填土料主要為塊石、碎石，且粒徑太大，大石料可能會(huì)阻止強(qiáng)夯沖擊能的下傳，影響有效加固深度，致使強(qiáng)夯效果不理想，質(zhì)量難于保證；

(3)部分建筑處于填方區(qū)內(nèi)，因地基不同沉降不均會(huì)引起結(jié)構(gòu)開(kāi)裂，不如采用樁基處理。但樁基處理也同樣存在一些難于解決的問(wèn)題，主要也有以下幾點(diǎn)困難：①因填土?xí)r未對(duì)塊石料徑進(jìn)行控制，填土內(nèi)含有不均勻分布的大塊石，采用打入式樁時(shí)，施工會(huì)遇到困難，工期難于控制；②如用機(jī)械沖孔成型灌注樁處理方案，因填土松散，尚未完成自重固結(jié)(也可能無(wú)法固結(jié))成孔較困難，而且施工時(shí)也會(huì)遇到填土內(nèi)大塊石的干擾，費(fèi)用較大；③如用人工挖孔樁方案，由于大部分建筑物屬于單層廠(chǎng)房，高度不高，荷載不大，且柱網(wǎng)較密，樁承載力利用率低，不經(jīng)濟(jì)。

綜合上述情況，結(jié)合工程的特點(diǎn)，最后提出：對(duì)于承載力要求不是特別大的建筑物，采用強(qiáng)夯法地基處理方案，其工程造價(jià)也不會(huì)太高，而且在技術(shù)上經(jīng)過(guò)分析是可行的，工期也短；對(duì)于承載力要求較大(如倉(cāng)庫(kù)內(nèi)布置的100t龍門(mén)吊的軌道基礎(chǔ))的建筑物，采用人工挖孔樁方案。

2 強(qiáng)夯試驗(yàn)情況

2.1 試夯目的

通過(guò)試夯對(duì)強(qiáng)夯法用于本場(chǎng)地的適宜性提出評(píng)價(jià)，并提供有關(guān)設(shè)計(jì)和施工參數(shù)：

(1)確定夯點(diǎn)布置，夯點(diǎn)的夯擊次數(shù),夯擊遍數(shù)，滿(mǎn)夯遍數(shù)及搭夯面積；

(2)提供單擊夯沉量、最后兩擊的夯沉量，加固深度范圍內(nèi)各土層的夯沉量及總夯沉量；

(3)對(duì)大面積施工可能遇到的難點(diǎn)，提供合理化建議。

2.2 設(shè)備情況

本次選用的強(qiáng)夯施工機(jī)械為中聯(lián)重科ZTM300履帶式強(qiáng)夯機(jī)，夯擊能3000kN·m，吊桿有效長(zhǎng)度20m，夯錘重量15t，采用機(jī)械提升氣動(dòng)脫鉤自由落體式夯擊。

2.3 強(qiáng)夯試驗(yàn)

目前強(qiáng)夯法尚無(wú)成熟的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，通常做法是針對(duì)工程情況，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初步選定設(shè)計(jì)參數(shù)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果，并經(jīng)必要的修改后，最終確定出適合于現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)條件的設(shè)計(jì)參數(shù)。

根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2002中的規(guī)定，強(qiáng)夯法的有效加固深度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試夯或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)確定。缺少試驗(yàn)資料或經(jīng)驗(yàn)的可按表1預(yù)估。

表1 強(qiáng)夯法的有效加固深度 單位：m

注：強(qiáng)夯法的有效加固深度應(yīng)從最初起夯面算起。

為探討強(qiáng)夯法在本工程各種地質(zhì)條件下的可行性，并為確定強(qiáng)夯施工參數(shù)提供依據(jù)，在建設(shè)場(chǎng)地選取有代表性的試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行試夯，試夯區(qū)面積60m×75m，各區(qū)的地質(zhì)條件見(jiàn)表2。

表2 試夯區(qū)區(qū)域

圖1 試夯區(qū)平面位置圖(單位：m)

各試驗(yàn)區(qū)分別進(jìn)行能量為1000kN·m～3000kN·m的單點(diǎn)夯試驗(yàn)，本次強(qiáng)夯加固地基試驗(yàn)根據(jù)有效夯沉量與單點(diǎn)夯擊次數(shù)的曲線(xiàn)及綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)夯坑過(guò)深提錘困難來(lái)確定夯擊次數(shù)。各試驗(yàn)區(qū)單點(diǎn)夯沉量和夯擊次數(shù)的關(guān)系曲線(xiàn)圖如圖2所示。

圖2 單點(diǎn)夯沉量與夯擊次數(shù)關(guān)系曲線(xiàn)

從圖2中可以看出：(1)基本符合強(qiáng)夯地基夯沉量的變化規(guī)律；(2)A區(qū)基本上夯擊次數(shù)5擊左右，夯擊效果漸趨變??；(3)B區(qū)夯擊次數(shù)3擊之后夯沉量急劇增加，可能是由于深層土體受夯擊后壓縮量加劇所致，而夯擊次數(shù)達(dá)到7次后夯沉量逐漸減少且趨于平穩(wěn)；(4)C區(qū)隨擊數(shù)的增加夯沉量呈降低趨勢(shì)，在夯擊次數(shù)第7擊后拔錘困難。

2.4 試夯效果檢驗(yàn)

試夯施工結(jié)束后，經(jīng)測(cè)量地基土下沉量達(dá)0.8m～1.2m。為了進(jìn)一步了解強(qiáng)夯處理的效果，施工結(jié)束2周后對(duì)試夯地基進(jìn)行了質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)采用動(dòng)力觸探試驗(yàn)，檢測(cè)報(bào)告如表3所示。

表3 動(dòng)力觸探檢測(cè)報(bào)告

試驗(yàn)數(shù)據(jù)及質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果表明，A試驗(yàn)區(qū)，當(dāng)夯擊能量為1000kN·m，夯擊次數(shù)為5擊，較為適宜；B、C試驗(yàn)區(qū)，當(dāng)夯擊能量為3000kN·m，夯擊次數(shù)為7擊時(shí)夯實(shí)效果最為理想。

3 工程實(shí)施情況

3.1 工程施工參數(shù)的選定

通過(guò)試夯取得了大量在塊石、碎石回填土中強(qiáng)夯處理的有關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)不斷修正和驗(yàn)證，根據(jù)試夯的結(jié)果，確定各試驗(yàn)區(qū)對(duì)應(yīng)的大面積施工區(qū)域的強(qiáng)夯施工參數(shù)：

3.1.1 夯擊能量。A試驗(yàn)區(qū)點(diǎn)夯1000kN·m，滿(mǎn)夯1000kN·m；B、C試驗(yàn)區(qū)點(diǎn)夯3000kN·m，滿(mǎn)夯1000kN·m。

3.1.2 夯擊方法。分三遍夯，第一、二遍為點(diǎn)夯，采用跳夯法，第三遍滿(mǎn)夯；夯點(diǎn)間距3.5m,梅花型布點(diǎn)，滿(mǎn)夯切1/4環(huán)(圖3)。

3.1.3 夯擊次數(shù)。A、B、C試驗(yàn)區(qū)點(diǎn)夯每點(diǎn)分別為5擊、7擊、7擊，滿(mǎn)夯均為1擊。

3.1.4 間隔時(shí)間。每?jī)杀橹g的間隔時(shí)間不少于10d。

圖3 夯點(diǎn)布置(單位：m)

3.2 工程實(shí)施效果

3.2.1 通過(guò)上述施工參數(shù)對(duì)回填區(qū)域的地基進(jìn)行大面積處理，完成了地基處理后要求承載力180kPa的場(chǎng)地4萬(wàn)m2。工程完工后，經(jīng)有關(guān)地質(zhì)工程勘察部門(mén)測(cè)試，強(qiáng)夯處理后的地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值全部達(dá)到或超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，填土地基的不均勻性有較大改善，強(qiáng)夯有效加固深度3.0m～8.0m不等。

3.2.2 地基經(jīng)強(qiáng)夯處理后，在施工區(qū)域修建了單層鋼結(jié)構(gòu)廠(chǎng)房倉(cāng)庫(kù)、100t龍門(mén)吊行走軌道以及大型水利設(shè)備的堆場(chǎng)，經(jīng)近一年的沉降觀(guān)測(cè)，總體沉降差不大，且逐漸平穩(wěn)，基本滿(mǎn)足了施工后沉降要求。倉(cāng)庫(kù)外墻墻體未發(fā)現(xiàn)任何開(kāi)裂現(xiàn)象，堆放的大型水利設(shè)備也未發(fā)現(xiàn)任何由于沉降而造成變形的不利影響，充分說(shuō)明強(qiáng)夯地基處理在觀(guān)音巖電站機(jī)電倉(cāng)庫(kù)塊石回填地基中的應(yīng)用取得了良好的工程效果。

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，對(duì)于具有高壓縮性、均勻性及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差、厚度在10m～15m的大面積塊石、碎石的回填土地區(qū)，采用3000kN·m的夯擊能量進(jìn)行強(qiáng)夯處理地基，有較好的適應(yīng)性且施工簡(jiǎn)單便捷，不僅節(jié)約大量建設(shè)資金，縮短建設(shè)周期，而且也為處理此類(lèi)地基積累了大量的施工經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。所以強(qiáng)夯地基處理在今后類(lèi)似工程中是個(gè)行之有效的方法。

〔1〕封耀渝.強(qiáng)夯地基處理在塊石回填土中的應(yīng)用.浙江建筑，2001，(6).

〔2〕葉書(shū)麟 主編.地基處理工程實(shí)例應(yīng)用手冊(cè)，北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997.

〔3〕鄭俊杰 編著.地基處理技術(shù)(第二版).武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009.9.

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