翟振乾

（中航勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100000）

0 引言

隨著土地的開(kāi)發(fā)，人們發(fā)現(xiàn)山區(qū)高填方地基可以解決建設(shè)用地的問(wèn)題，緩解燃眉之急。伴隨著高填方地基問(wèn)題是填土穩(wěn)定性，變形沉降和工后沉降等[1-2]。目前常用的山區(qū)高填方地基處理工藝主要是加速回填土的密實(shí)，包括強(qiáng)夯（強(qiáng)夯置換）法、分層碾壓法、碎石樁、CFG 樁等方法[3-5]。侯斌等[6]通過(guò)對(duì)安康機(jī)場(chǎng)高填方膨脹土進(jìn)行地基處理試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)采用強(qiáng)夯和強(qiáng)夯置換作為地基處理方式是合理有效的。梁永輝等[7]以新疆烏魯木齊機(jī)場(chǎng)北區(qū)擴(kuò)建項(xiàng)目中的高填方工程為背景，開(kāi)展了原場(chǎng)地地基處理強(qiáng)夯試驗(yàn)研究，表明強(qiáng)夯可基本消除粉土的濕陷性。劉維正等[8]基于貴陽(yáng)機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建項(xiàng)目試驗(yàn)段，提出GCCFG 組合樁對(duì)高填方紅黏土地基進(jìn)行加固?？子癞叺萚9]結(jié)合工程實(shí)踐，在高填方區(qū)地基處理中發(fā)展了一種采用重錘沖擊擠密成孔分層夯填散體材料樁地基處理新技術(shù)。本文以四川省內(nèi)江市Z 工程為例，通過(guò)分析常用地基處理施工工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，提出采用強(qiáng)夯法和分層碾壓法相結(jié)合的施工工藝，并對(duì)強(qiáng)夯與碾壓搭接區(qū)域施工工序進(jìn)行了設(shè)計(jì)，深度探討強(qiáng)夯法與分層碾壓法在深厚填土中的應(yīng)用。

1 工程概況

Z 工程位于四川省內(nèi)江市東興區(qū)椑木鎮(zhèn)龍灣村，為丘陵地貌，場(chǎng)地內(nèi)地形較平坦，最大高差約7.5m，場(chǎng)地周邊為山丘，最大高度約30.0m，場(chǎng)地現(xiàn)狀主要為荒地，局部有少量建筑。擬建建筑物包括餐廚處理廠房及卸料大廳、除臭系統(tǒng)平臺(tái)、柴發(fā)及鍋爐房、脫硫及發(fā)酵罐、沼渣罐等建筑，所有建筑物基礎(chǔ)均采用樁基礎(chǔ)。Z 工程?hào)|側(cè)和南側(cè)均為荒地，西側(cè)和北側(cè)有廠區(qū)道路，西側(cè)有門房、地泵等構(gòu)筑物。場(chǎng)地內(nèi)北側(cè)有已建垃圾壩，應(yīng)考慮地基處理對(duì)其影響。

2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)Z 工程位置地貌進(jìn)行巖土工程勘察，勘探深度（32.0m）范圍內(nèi)的地層為人工填土層、第四系殘坡積層和侏羅系上統(tǒng)遂寧組基巖。人工填土層包含粉質(zhì)黏土素填土和塊石素填土，第四系殘坡積層包含強(qiáng)粉質(zhì)黏土②層，侏羅系上統(tǒng)遂寧組基巖包含強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖③層、強(qiáng)風(fēng)化砂巖③1層、中等風(fēng)化砂質(zhì)泥巖④層和中等風(fēng)化砂巖④1層。場(chǎng)地內(nèi)巖土層詳細(xì)描述如表1 所示。

表1 場(chǎng)區(qū)巖土層性質(zhì)

本工程處理主要以粉質(zhì)黏土素填土層、塊石素填土為主，其回填年限在1 年以內(nèi)，力學(xué)性質(zhì)差，人工填土成分和分布厚度不均，深度約0.0 ～20.0m。

3 項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案——以Z 工程為例

3.1 地基處理目的

（1）提高填土地基承載力，地基處理完成后淺層承載力特征值不小于100kPa；

（2）減小場(chǎng)坪地基的不均勻性，控制工后最大沉降不超過(guò)150mm。

3.2 處理方案的選擇

常用的深厚填土地基處理方案優(yōu)缺點(diǎn)如表2 所示。

表2 處理方案比較

本項(xiàng)目場(chǎng)地北側(cè)有較大的既有垃圾壩構(gòu)筑物，此區(qū)域無(wú)法采用強(qiáng)夯法，且設(shè)計(jì)主要對(duì)場(chǎng)區(qū)表層以下10m 深度范圍填土進(jìn)行密實(shí)處理形成硬殼層，考慮造價(jià)、工期以及周邊環(huán)境問(wèn)題，綜合分析比較，最后采用強(qiáng)夯法和分層碾壓法相結(jié)合的地基處理方案。具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下。

3.2.1 換填碾壓方案設(shè)計(jì)

針對(duì)Z 工程的地理?xiàng)l件，考慮到強(qiáng)夯施工產(chǎn)生的影響對(duì)垃圾壩附近區(qū)域，采用換填碾壓方式處理。設(shè)計(jì)具體如下：（1）垃圾壩區(qū)域開(kāi)挖填土到垃圾壩第一級(jí)臺(tái)階位置，深度約7.0m，1:2 放坡；（2）開(kāi)挖完成后，應(yīng)分層回填，分層碾壓；建議每層回填厚度500 ～800mm，采用不小于12t 的振動(dòng)碾壓機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓遍數(shù)由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。滿足壓實(shí)系數(shù)不小于0.94；（3）施工質(zhì)量檢驗(yàn)應(yīng)分層進(jìn)行，并應(yīng)在每層的干密度和壓實(shí)系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求后鋪填上層；（4）換填土料采用現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖的碎石土（最大粒徑不超過(guò)100mm），粉質(zhì)粘土、粉土作填料時(shí)含水量控制在最優(yōu)含水量范圍；不得使用淤泥、耕土、膨脹土以及有機(jī)質(zhì)含量大于5%的土。

3.2.2 強(qiáng)夯方案設(shè)計(jì)

強(qiáng)夯設(shè)計(jì)方案包括開(kāi)挖后強(qiáng)夯和回填完成后大面積強(qiáng)夯。場(chǎng)地下8.0m 以上填土厚度區(qū)域采用開(kāi)挖后強(qiáng)夯，開(kāi)挖深度約4.0m；之后回填再進(jìn)行大面積強(qiáng)夯施工。設(shè)計(jì)施工參數(shù)包括：?jiǎn)吸c(diǎn)夯擊能、單點(diǎn)夯擊擊數(shù)、夯點(diǎn)布置、夯擊遍數(shù)以及兩遍夯擊間隔時(shí)間、處理范圍等。

（1）單點(diǎn)夯擊能。采用“兩遍點(diǎn)夯，一遍滿夯”形式。場(chǎng)地8.0m 以上填土厚度區(qū)域開(kāi)挖后，對(duì)于填土厚度8.0 ～10.0m區(qū)域單點(diǎn)夯擊能量4 000kN·m，填土厚度10.0m 以上區(qū)域單點(diǎn)擊夯能量6 000kN·m?；靥钔瓿珊蟠竺娣e強(qiáng)夯施工，對(duì)于填土厚度6.0 ～8.0m 區(qū)域單點(diǎn)夯能量6 000kN·m，其他區(qū)域單點(diǎn)夯能量4 000kN·m。所有強(qiáng)夯施工最后均滿夯一遍，滿夯擊能1 000kN·m。

（2）單點(diǎn)夯擊擊數(shù)。單點(diǎn)夯擊隨著擊數(shù)增加，土體越來(lái)越密，此時(shí)具有一個(gè)最佳夯擊擊數(shù)，超過(guò)此擊數(shù)時(shí)，地基土不但不會(huì)加密，反而會(huì)越夯越松。本工程單點(diǎn)夯擊次數(shù)暫定為6～8擊，根據(jù)回填土的粒徑及厚度適當(dāng)調(diào)整，具體夯擊次數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定。

夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)應(yīng)滿足下列條件：

①最后兩擊的平均夯沉量：4 000kN·m 能級(jí)不大于100mm，6 000kN·m 能級(jí)不大于150mm；

②夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過(guò)大的隆起，有效夯實(shí)系數(shù)不宜小于0.75；

③不因夯坑過(guò)深而發(fā)生提錘困難。

（3）夯點(diǎn)布置。為了保證整個(gè)場(chǎng)地都能均勻加固不留空白，同時(shí)又要考慮到夯擊能的有效影響范圍，4 000kN·m 能級(jí)每遍單點(diǎn)夯擊間距為7.0m，6 000kN·m 能級(jí)每遍單點(diǎn)夯擊間距為8.0m，采用梅花形布置。布置示意圖如圖1、圖2 所示。

圖1 4 000kN·m 能級(jí)夯點(diǎn)布置大樣圖

圖2 6 000kN·m 能級(jí)夯點(diǎn)布置大樣圖

（4）夯擊遍數(shù)。夯擊時(shí)單點(diǎn)重夯應(yīng)進(jìn)行兩遍，兩遍布點(diǎn)梅花型交叉布置，最后一遍低能級(jí)滿夯。點(diǎn)夯能量有4 000kN·m和6 000kN·m，每個(gè)點(diǎn)夯6 ～8 擊，具體夯擊次數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定；滿夯能量為1 000kN·m，每個(gè)點(diǎn)夯2 ～3 擊，采用低落距重錘，錘印搭接1/4。

（5）兩遍夯擊之間的時(shí)間間隔。根據(jù)本工程填料特點(diǎn)及有關(guān)經(jīng)驗(yàn)，非雨季施工時(shí)，一遍點(diǎn)夯完成后需要間隔2 ～3d后再進(jìn)行下一遍點(diǎn)夯。具體間隔時(shí)間需由現(xiàn)場(chǎng)試夯試驗(yàn)確定。

（6）強(qiáng)夯施工前需試驗(yàn)確定強(qiáng)夯對(duì)周邊道路及邊坡影響，必要時(shí)采用設(shè)置隔震溝等措施降低影響，“隔震溝剖面示意圖”如圖3 所示。

圖3 隔振溝剖面示意圖

（7）待處理填土含水量過(guò)高不能滿足強(qiáng)夯要求時(shí)，可以采用碎石、山皮石或者建筑磚渣等材料適當(dāng)置換。

（8）強(qiáng)夯完成后，對(duì)淺層土需要整平處理至場(chǎng)坪設(shè)計(jì)標(biāo)高，處理后土體壓實(shí)度不小于0.94。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)小區(qū)試驗(yàn)

施工前，應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)有代表性的場(chǎng)地選取一個(gè)或幾個(gè)試驗(yàn)區(qū)，根據(jù)設(shè)計(jì)的參數(shù)進(jìn)行施工，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)面積不宜小于20m×20m，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)束一周后，對(duì)試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行檢測(cè)，并與試驗(yàn)前測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，檢驗(yàn)試驗(yàn)效果，確定最終工程采用的各項(xiàng)施工數(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)回填碾壓需獲取的參數(shù)包括碾壓分層厚度、碾壓遍數(shù)和有效加固深度等；試夯需獲取的強(qiáng)夯參數(shù)包括強(qiáng)夯有效加固深度、施工夯擊能、夯擊數(shù)、夯擊遍數(shù)、兩遍夯擊之間的時(shí)間間隔以及夯后地基承載力特征值、土體變形模量和夯沉量等。

4 Z 工程施工工序設(shè)計(jì)

強(qiáng)夯與碾壓搭接區(qū)域是較薄弱位置，處理不當(dāng)會(huì)引起差異沉降，應(yīng)重點(diǎn)控制施工質(zhì)量。設(shè)計(jì)施工工序?yàn)殚_(kāi)挖土體→強(qiáng)夯施工→交接處超挖填土→垃圾壩區(qū)域分層換填碾壓→回填大面積強(qiáng)夯→分層換填碾壓預(yù)留區(qū)域，場(chǎng)地整平處理設(shè)計(jì)到標(biāo)高。強(qiáng)夯與碾壓搭接寬度8.0m，形式采用階梯狀，臺(tái)階寬度2.0m，高寬比≤1 : 2。具體施工順序如圖4 所示。

圖4 施工工序示意圖

5 沉降監(jiān)測(cè)

應(yīng)在工程施工完成后持續(xù)開(kāi)展沉降監(jiān)測(cè)，滿足沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)后停止監(jiān)測(cè)。工程完工后在場(chǎng)區(qū)均勻布設(shè)了7 個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)，經(jīng)過(guò)3 年的觀測(cè)資料表明本場(chǎng)最大沉降量約為110mm，沉降變形逐漸趨于穩(wěn)定，總沉降量在設(shè)計(jì)要求的150mm 范圍內(nèi)。

6 地基檢測(cè)

為了詳細(xì)評(píng)價(jià)地基處理施工效果，施工完成后應(yīng)進(jìn)行地基承載力檢測(cè)和地基均勻性檢測(cè)，要求強(qiáng)夯完成后淺層地基承載力特征值fak 不小于100kPa。

6.1 換填碾壓檢測(cè)

每一層碾壓施工結(jié)束后，及時(shí)進(jìn)行回填土的干密度和壓實(shí)系數(shù)試驗(yàn)。達(dá)到要求后，再進(jìn)行上一層的鋪土。檢測(cè)點(diǎn)數(shù)量為每100m2不應(yīng)少于1 個(gè)點(diǎn)，且每層不少于3 個(gè)點(diǎn)。施工完成后應(yīng)進(jìn)行承載力檢測(cè)，采用圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)每400m2不少于1個(gè)點(diǎn)且不少于3 點(diǎn)檢測(cè)；根據(jù)動(dòng)力觸探試驗(yàn)結(jié)果選擇相對(duì)較差和有代表性的點(diǎn)進(jìn)行載荷試驗(yàn)，每1 000m2不少于1 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)且不應(yīng)少于3 個(gè)點(diǎn)檢測(cè)。

6.2 強(qiáng)夯區(qū)域檢測(cè)

地基承載力檢驗(yàn)應(yīng)在施工結(jié)束后間隔14 ～28d 后進(jìn)行。有建筑物區(qū)域靜載荷試驗(yàn)按照每個(gè)建筑物或每個(gè)小型建（構(gòu)）筑物群不小于3 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)建（構(gòu)）筑物區(qū)域按每1 000m2不少于1 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)N63.5按照每400m2不少于1 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)且不少于3 點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)重型動(dòng)力觸探平均擊數(shù)不小于7 擊。

7 結(jié)論

綜上所述，以Z 工程為例的施工工程，采用強(qiáng)夯法和分層碾壓法相結(jié)合進(jìn)行深厚填土處理，檢測(cè)結(jié)果表明地基土的力學(xué)特性和均勻性均有提高，地基承載力特征值大于100 kPa，場(chǎng)區(qū)工后沉降在150mm 范圍內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)要求。（1）本工程采用強(qiáng)夯和分層碾壓相結(jié)合的方案恰當(dāng)合理，取得了較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，為處理深厚填土非均勻地基提供了一定經(jīng)驗(yàn)。（2）應(yīng)重視不同施工工藝搭接區(qū)域處理，防止出現(xiàn)差異沉降。（3）在工程建設(shè)中，不是最成熟的施工工藝就是最好的，須因地制宜，選取適合本項(xiàng)目的方法才是最優(yōu)的。