張 鵬

(中廣核工程有限公司，廣東深圳 518000)

0 引言

強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)強夯處理的實例，淺談一下強夯法在濱?；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:含少量有機質(zhì)，無搖振反應(yīng)，干強度中等，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)過多次認真討論、論證，采取以下原則性方案:本工程強夯面積根據(jù)BOP區(qū)內(nèi)建筑物的荷重分為兩個區(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不小于9 m。

2 強夯施工的主要技術(shù)參數(shù)確定

為了保證施工質(zhì)量，在設(shè)計院給出基本參數(shù)的前提下(見表1)，現(xiàn)場在大面積強夯前針對不同區(qū)域的處理要求進行了試夯工作。本工程強夯試驗區(qū)共有Ⅰ，Ⅱ兩個區(qū)，每個試驗區(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)、夯點間距、夯擊遍數(shù)、間歇時間等最終的強夯技術(shù)參數(shù)。

表1 設(shè)計基本技術(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)場進行了試驗檢測，結(jié)合Menard公式確定強夯的有效加固深度:

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，均能達到設(shè)計要求的深度。

2.2 夯區(qū)加固范圍和夯點布置

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夯的范圍擴大到建筑物邊線外5 m，以保證建筑物的整體穩(wěn)定性。對于強夯夯點間距，現(xiàn)場根據(jù)理論及實踐經(jīng)驗確認，Ⅰ區(qū)夯點間距為5 m，Ⅱ區(qū)夯點間距為7 m。并通過對當?shù)貜姾皇┕そ?jīng)驗的總結(jié)，現(xiàn)場第一遍夯點采用正方形布置，第二遍夯點插入第一遍點所布置的正方形中間，最后使整片夯區(qū)內(nèi)的夯點呈梅花形布置，且相鄰三點能構(gòu)成三角形形式，能夠?qū)Φ谝槐辄c夯所遺留的強夯空白區(qū)進行補夯(見圖1，圖2)。

2.3 夯擊間歇時間的確定

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

圖1 Ⅰ區(qū)夯點布置示意圖

圖2 Ⅱ區(qū)夯點布置示意圖

表2 現(xiàn)場強夯技術(shù)參數(shù)表

3 強夯施工過程及控制要點

3.1 強夯施工過程

強夯的施工過程見圖3。

圖3 強夯施工流程

3.2 強夯過程控制的要點

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

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

3)對場地進行測量放線、放點，放樣結(jié)果必須經(jīng)過復(fù)核后，再進行施工。特別是對夯點的定位，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，布點時，確保一排夯點在建筑物基礎(chǔ)軸線上。

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

5)控制好停錘標準，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，對問題地段進行技術(shù)處理，根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整強夯參數(shù)，直至滿足技術(shù)要求。否則不但所在夯點的夯實效果達不到設(shè)計要求，同時會影響到周圍的夯點夯實效果，所以在施工過程中要進行嚴格控制。

6)夯錘氣孔應(yīng)保持暢通，如遇堵塞，應(yīng)隨時將塞土清除，否則易出現(xiàn)彈錘現(xiàn)象，造成現(xiàn)場錯誤判斷，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，一旦積水要及時排除，必要時換土再夯，避免“橡皮土”出現(xiàn)。

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

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

4 強夯的檢測試驗

4.1 檢測方式

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

1)采用密實度試驗(灌水法或灌砂法)查明強夯前后土(石)重度變化，對強夯前后的土(石)重度進行對比檢測，以確定處理后地基土的密實效果。2)采用靜力載荷試驗方法檢測地基處理后的地基承載力特征值，以滿足設(shè)計地基承載力要求。3)采用動力觸探試驗檢測地基處理深度。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，每個建、構(gòu)筑物地基的檢驗數(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。檢驗深度不小于設(shè)計處理的深度。本工程Ⅰ區(qū)的ED，AG/EL，UD，EN三個建筑物每個設(shè)檢測點3個。Ⅱ區(qū)的QS/QT，AB/AO/AQ/BF兩個重要的建筑物設(shè)6個檢測點。其他區(qū)域每1 000 m2設(shè)2個檢測點，且1/3用于靜力載荷實驗，2/3用于動力觸探。

5 強夯效果分析

首先，強夯區(qū)的地基承載力得到顯著提高。強夯后，對基礎(chǔ)進行了靜載試驗。根據(jù)靜載檢測報告，經(jīng)過加固處理后的靜載最大加壓量均加至設(shè)計要求承載力的兩倍，Ⅰ區(qū)達到300 kPa，Ⅱ區(qū)達到400 kPa，完全滿足了設(shè)計要求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)達到終止試驗的條件，現(xiàn)場便在此加載級數(shù)上終止了試驗。

通過以上結(jié)果可以看出，經(jīng)過強夯處理過的地基承載能力已經(jīng)遠遠超過設(shè)計要求的Ⅰ區(qū)150 kPa，Ⅱ區(qū)200 kPa。所以筆者認為，在強夯的參數(shù)確定方面仍然有很大的提升空間，需要我們在今后的強夯施工中更加深入的探討研究，以求進一步優(yōu)化強夯法處理地基的技術(shù)經(jīng)濟合理性。

同時，報告中對強夯前后夯區(qū)土的濕密度、濕重度、干密度、干重度也進行了對比(見表3，表4)。

表3 強夯前各參數(shù)對比表

表4 強夯后各參數(shù)對比表

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

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

綜上所述，筆者認為在海濱回填地區(qū)采用強夯法進行地基處理是合理、經(jīng)濟、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。