劉民生

鄭州電纜有限公司（450016）

1 課題由來

1.1 工程概況

某一擬建工程為長330m,寬102m的廠房，建筑面積為33660m2，廠房跨度為3×24m+32m的輕鋼門市鋼架結(jié)構(gòu)的工業(yè)廠房，根據(jù)工程情況和實際要求，經(jīng)過計算提出地基的相關(guān)要求為：地基承載力特征值fspk不小于200kPa，壓縮模量Esp不小于12.0MPa。

1.2 場地情況

而擬建場地地貌單元屬黃河沖積平原。由于人為采砂，形成6～8m深淺不一的深坑。某公司擁有該地塊后，對采沙坑進(jìn)行了人工回填，回填時間約4～5年，目前擬建工程場地地形平坦?？辈靻挝话匆?guī)范對現(xiàn)場通過鉆探記錄、靜力觸探、標(biāo)貫試驗結(jié)合室內(nèi)土工試驗資料，將勘探深度范圍內(nèi)（埋深約50m）的土層按地質(zhì)的成因類型、巖性及工程地質(zhì)特性分為填土、細(xì)砂、粉土、粉砂、粉質(zhì)黏土等10個地質(zhì)單元層，每層厚度0.8m～16.8m不等，總鉆探深度約50m。

1.3 勘察結(jié)論

擬建工業(yè)廠房基礎(chǔ)采用柱下獨立基礎(chǔ)，共255個，混凝土強(qiáng)度等級為C30，基礎(chǔ)埋深為2.0～3.7m之間，正好坐落在雜填土上。由于該層回填土土層較厚（1.20～8.90m），均勻性較差，建筑垃圾分布普遍，但不均勻，偶見生活垃圾，工程特性不穩(wěn)定、較差。結(jié)論為:該層土不作處理，不能直接進(jìn)行建設(shè)。

2 方案選擇及試驗

2.1 方案推薦

設(shè)計院和勘察單位根據(jù)勘察情況和該區(qū)域同類地基條件處理經(jīng)驗，認(rèn)為采用強(qiáng)夯法和孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法（簡稱DDC法）是比較適合的處理方法。但擬建區(qū)屬于城市建成區(qū),東西南三面均已有建筑物，且與擬建場地最近距離不足30m，由于強(qiáng)夯振動大，噪音大，對建筑物的損壞和周圍人員的生活和辦公影響大，不宜使用。故推薦使用DDC法。

2.2 方案比選

為了選擇更好、更適合的地基處理方案，建設(shè)單位進(jìn)行了方案選擇招標(biāo)，分別與采用多種地基處理形式的多家地基處理單位進(jìn)行了聯(lián)系，對相關(guān)方案、價格和工期進(jìn)行了比較。對各種方法比較后發(fā)現(xiàn),采用土樁和復(fù)合載體樁的地基處理方案造價高、工期長，明顯不符合建設(shè)單位要求；強(qiáng)夯方案造價最低，工期最短，無疑是最佳方案選擇，但由于該地塊處于城市建成區(qū),又是第一個不能選擇的方案。設(shè)計院和勘察單位推薦的DDC處理方法,能滿足建設(shè)要求，其報價和工期比灰土樁、復(fù)合載體樁要優(yōu)越，似乎是一種合理的方案。但建設(shè)單位認(rèn)為其造價仍較高，工期也較長，應(yīng)再進(jìn)行相關(guān)調(diào)查和研究。

經(jīng)進(jìn)一步調(diào)查和技術(shù)分析后發(fā)現(xiàn)，除了強(qiáng)夯外還有一種比DDC造價低的多，工期也相對較短的方案，就是小直徑強(qiáng)夯。所謂小直徑強(qiáng)夯，就是在總夯擊能相等的情況下，其夯錘直徑比普通強(qiáng)夯要小得多，而比DDC的夯錘要大一些，普通強(qiáng)夯夯錘錘底直徑為2.5m以上，小強(qiáng)夯夯錘錘底直徑為1.3～1.5m左右，DDC夯錘為錐形。

2.3 小直徑強(qiáng)夯特點

由于小直徑強(qiáng)夯的夯錘直徑較小，故其與處理地基土的接觸面也較小（為普通強(qiáng)夯的30%左右），故振動和噪聲也會較小；同時，由于小直徑強(qiáng)夯的夯錘直徑較小，在夯擊能相等的情況下，與普通強(qiáng)夯相比，進(jìn)入地基處理土的深度較深（以夯擊能3000KN·m為例,在砂土中普通夯錘進(jìn)入處理土的深度為1m左右，而小直徑夯錘可達(dá)3m以上。）影響深度也較深，故可適當(dāng)減小夯擊能，減小振動和噪聲。

那么這種方案的振動和噪聲是否滿足要求呢?為此，建設(shè)單位安排專業(yè)人員到采用該方案當(dāng)?shù)卣谑┕さ默F(xiàn)場進(jìn)行考察，發(fā)現(xiàn)由于夯錘與處理地基的接觸面較小，其振動和噪聲確實比普通強(qiáng)夯要小得多，施工單位提供的當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門出具的振動和噪聲檢測報告的數(shù)據(jù)及檢測結(jié)論對此也給予了證明，故認(rèn)為該方案在擬建場地可以實行。

2.4 方案試驗

根據(jù)這一情況，施工單位和設(shè)計、監(jiān)理一同擬定了試驗方案:試驗區(qū)選擇的點為雜填土最深最不利（如雜填土中樁頭較多的地點）的地方（根據(jù)詳勘報告確定）。初步擬定試驗區(qū)面積163.44m2，地面平均標(biāo)高95.43m。主夯能級為3000kN·m，布點形式為3.5m正三角形，隔行分兩遍夯完，單點擊數(shù)15擊，停錘標(biāo)準(zhǔn)為最后二擊夯沉量小于5cm。停錘后，進(jìn)行夯坑填料，繼續(xù)夯擊3～5擊，停錘標(biāo)準(zhǔn)為最后二擊夯沉量小于5cm。滿夯能級為500kN·m，每點5擊，夯印搭接1/4。與普通強(qiáng)夯相比，由于夯錘直徑較小，其布點更密，夯坑深度更深。

2.5 試驗方案檢測

檢測方法:地基承載力采用以淺層平板載荷試驗為主，靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)灌入試驗為輔的試驗方法；地基土的壓縮模量采用靜力觸探試驗方法；填土強(qiáng)夯后的密實狀態(tài)，采用靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)灌入的試驗方法。

通過試驗，承載力fspk=270kPa，大于設(shè)計要求的200kPa；壓縮模量Esp不小于19.0MPa，大于設(shè)計要求的12.0MPa;密實狀況為中密—密實狀態(tài),符合要求。所以，綜合來看，采用小直徑強(qiáng)夯法處理后的復(fù)合地基的相關(guān)參數(shù)均滿足設(shè)計要求。同時，通過不同距離建筑物的觀察和測試，并調(diào)查走訪周邊群眾，確認(rèn)該方案對已建成建筑物和周邊居民的影響較小。鑒于各方面情況，決定可以在擬建區(qū)全面鋪開實施。

3 方案優(yōu)化與實施

根據(jù)試夯和試驗檢測情況，對全面鋪開的施工方案又進(jìn)行了優(yōu)化。

3.1 強(qiáng)夯方案

強(qiáng)夯遍數(shù)為3遍。第一遍為點夯，正三角形布置，夯點間距3.5m，單點夯擊數(shù)15擊，停錘后采用素土進(jìn)行夯坑填料，繼續(xù)夯擊3～5擊，按停錘標(biāo)準(zhǔn)控制。在最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm時停錘；第二遍同樣為點夯，正三角形布置，夯點間距3.5m，單點夯擊數(shù)15擊，停錘后采用素土進(jìn)行夯坑填料，繼續(xù)夯擊3～5擊，按停錘標(biāo)準(zhǔn)控制。進(jìn)行夯坑填料至坑頂，原點繼續(xù)夯擊至最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm時停錘;第三遍為500kN·m滿夯,夯印搭接四分之一，每點3～5擊，推平夯坑進(jìn)行滿夯。

3.2 施工程序

測放夯點位置→強(qiáng)夯機(jī)組就位→打第一遍點夯（奇數(shù)排）→夯坑填料→繼續(xù)夯擊至停夯標(biāo)準(zhǔn)→推平夯坑測量第一遍夯沉量→第二遍點夯的夯點放線→第二遍點夯施工（偶數(shù)排）→夯坑填料→繼續(xù)夯擊至停夯標(biāo)準(zhǔn)→推平夯坑測量第二遍點夯場地下沉量→測放滿夯基準(zhǔn)線→滿夯施工→推土機(jī)平整場地、測量場地下沉量。

4 施工工序要點

1）點夯第一遍夯擊，夯坑深度達(dá)到3～4m,最后兩擊的平均夯沉量必須不大于50mm時方可停錘、填料。

2）填夯停錘標(biāo)準(zhǔn):進(jìn)行夯坑填料至坑頂，原點繼續(xù)夯擊至最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm時方可停錘。

3）在填料準(zhǔn)備過程中，進(jìn)行填料含水量控制，以接近填料最優(yōu)含水量為宜。同時填料中不得有生活垃圾，可有少量建筑垃圾。

4）現(xiàn)場的控制樁要樹立明顯標(biāo)志,加以保護(hù),并定期進(jìn)行復(fù)核檢查。

5）測放的夯點位置,應(yīng)用明顯的標(biāo)志標(biāo)出夯位中心點,并用白灰粉撒出夯位輪廓線。必須嚴(yán)格按照夯點位置進(jìn)行夯擊，保證搭接符合要求。

6）落距確定后,鎖定控制落距鋼絲繩，保證夯擊能量不小于3000kN·m。

7）如施工中發(fā)現(xiàn)錘偏離坑中心,應(yīng)立即調(diào)整對中,夯擊后如發(fā)現(xiàn)坑底歪斜較大,需及時用填料將坑底墊平后,方可繼續(xù)夯擊。

8）認(rèn)真做好施工記錄,并掌握好停錘標(biāo)準(zhǔn)。

5 質(zhì)量保障措施

1）在建筑物和居民較近的東面、南面和西面開挖防震溝，溝深4.5m，底部寬3m；

2）四臺夯機(jī)分散布置，分東北區(qū)域、東南區(qū)域、西北區(qū)域、西南區(qū)域分散進(jìn)行作業(yè)，保證一定的距離，以減少頻率和能量疊加，減少對周圍建筑物和人員的影響；

3）具體作業(yè)時間為，早上7:00～12:00，下午14:00～19:00,中午和夜間及節(jié)假日不允許施工，盡量減少對周圍居民的影響；

4）隨時與周邊居民和相關(guān)單位保持聯(lián)系，及時聽取他們的意見；

5）對不同距離的建筑物進(jìn)行觀察和測試，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

6 實施效果

6.1 檢測結(jié)果

強(qiáng)夯工作完成后，建設(shè)單位委托了當(dāng)?shù)鼐哂屑准壍刭|(zhì)檢測資質(zhì)的檢測單位，根據(jù)相關(guān)規(guī)范和設(shè)計要求，對采用小強(qiáng)夯方案處理的地基情況進(jìn)行了檢測。檢測項目共三個，包括強(qiáng)夯后地基承載力、強(qiáng)夯后地基土的壓縮模量和強(qiáng)夯后地基土的密實狀態(tài)。

地基承載力采用淺層平板載荷試驗為主，靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)灌入試驗為輔的試驗方法，實測值砂土平均值:fak=359kPa；粉土:fak=272kPa；地基土的壓縮模量采用靜力觸探試驗方法，實測值根據(jù)靜力觸探試驗結(jié)果，參考《工程地質(zhì)手冊》第四版，經(jīng)計算Es=19.5MPa;填土強(qiáng)夯后的密實狀態(tài)采用靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)灌入試驗方法，實測值標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗擊數(shù)平均為25.4，參考《工程地質(zhì)手冊》第四版，判定強(qiáng)夯地基土為中密—密實狀態(tài)。

6.2 檢測結(jié)論

1）根據(jù)對鋼結(jié)構(gòu)廠房區(qū)檢測成果分析認(rèn)為，采用小直徑強(qiáng)夯地基處理法效果明顯，處理后填土已達(dá)到中密—密實狀態(tài)；

2）鋼結(jié)構(gòu)廠房區(qū)經(jīng)強(qiáng)夯處理后，地基土承載力特征值不小于200kPa，壓縮模量不小于12.0MPa,均滿足設(shè)計要求。

7 結(jié)語

施工單位共投入四套強(qiáng)夯設(shè)備,歷時42d,完成了近4萬m2（每邊多放出2m寬強(qiáng)夯范圍）的強(qiáng)夯工程，由于措施得力，對周邊建筑物未造成可觀察到的明顯影響，周圍居民和相關(guān)單位也未進(jìn)行干擾和上訪，工程順利圓滿完成。

隨著城市建設(shè)的加速，老城區(qū)改造、新城區(qū)擴(kuò)展中都會遇到地基處理方面的難題，如何選擇一種造價低、工期短、安全可靠的處理方式，需要我們認(rèn)真研討、試驗和慎重選擇。該案例中通過多方調(diào)研，進(jìn)行了認(rèn)真的試驗研究，選擇了一種適合城市建成區(qū)大面積深坑回填的地基處理方法，費(fèi)用僅為原預(yù)計處理方案費(fèi)用的46%，節(jié)省了400多萬元，工期也縮短了四分之一，且處理結(jié)果完全達(dá)到了設(shè)計要求，取得了多方認(rèn)可的良好效果。

在城市建成區(qū)由于地基處理方式受限，若對大面積深坑回填的地基進(jìn)行處理，筆者認(rèn)為通過采取合適的保障措施，運(yùn)用小直徑強(qiáng)夯的方法，是一個最優(yōu)選擇。

[1]JGJ79建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB50202建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

[3]GB50007建筑地基處理設(shè)計規(guī)范[S].