李洪印 王煒敏 張川莎

中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司,四川 成都 610041

0 前言

土庫(kù)曼斯坦某天然氣處理廠(chǎng)以固定壟崗沙地地形為主，局部地形為丘狀沙地地形。場(chǎng)地位于沙漠腹地，沙丘起伏較大（約15～30 m）。預(yù)計(jì)平整場(chǎng)地后，回填土深度小于5 m 的區(qū)域占廠(chǎng)區(qū)面積的35%左右，回填土深度5～7 m 的區(qū)域占廠(chǎng)區(qū)面積的15%左右，約10%的局部地區(qū)回填土深度7～12 m，在456 變電所和空氮站附近，回填土最大深度約15 m。由于場(chǎng)地內(nèi)大面積填土厚度大，分布不均勻，新近回填土極為松散，其承載力和沉降均不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,因此建筑物的地基需要處理。

1 地基處理方案的確定

根據(jù)上述情況，對(duì)于大面積填土的處理，僅以壓路機(jī)作表面碾壓，影響深度太淺，不能滿(mǎn)足工程要求，應(yīng)對(duì)不同深度的填土進(jìn)行處理。由于整個(gè)廠(chǎng)區(qū)面積大，回填土所占區(qū)域較大，而廠(chǎng)區(qū)的基礎(chǔ)分散，如果采取樁基處理，存在一些難以解決的問(wèn)題，主要有：

a） 打樁數(shù)量巨大，大量打樁機(jī)械在土庫(kù)曼斯坦難以獲取，工期和費(fèi)用難以控制。

b）若采用振沖碎石樁或水泥攪拌樁復(fù)合地基處理方案，因填土松散，尚未完成自重固結(jié)，需要的置換率和費(fèi)用較高，施工所需碎石等原材料在土庫(kù)曼斯坦當(dāng)?shù)睾茈y獲得。

經(jīng)過(guò)分析比較，采用強(qiáng)夯法［1］進(jìn)行處理，基礎(chǔ)采用淺基礎(chǔ)地基，具有較好的適應(yīng)性和顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，是本工程最優(yōu)的地基處理方案。

2 強(qiáng)夯法的加固原理和優(yōu)越性

2.1 強(qiáng)夯法的加固原理

強(qiáng)夯法在國(guó)際上稱(chēng)動(dòng)力壓實(shí)法（Dynamic Compaction Method） 或稱(chēng)動(dòng)力固結(jié)法（Dynamic Consolidation Method），這種方法的加固原理是利用夯錘自由落下產(chǎn)生的沖擊波，給地基以沖擊和振動(dòng)能量，將地基土夯實(shí)，從而提高地基的承載力，降低其壓縮性，改善地基性能［2］。強(qiáng)夯法適用于處理碎石、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。

2.2 強(qiáng)夯法的優(yōu)越性

強(qiáng)夯法地基處理技術(shù)是20 世紀(jì)60 年代末由法國(guó)梅那（Menard）技術(shù)公司首先創(chuàng)用的。我國(guó)于1978 年開(kāi)始先后在天津新港、河北廊坊、山西白羊墅、河北秦皇島等地進(jìn)行強(qiáng)夯法的試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐，取得了較好的加固效果。20 世紀(jì)80 年代中國(guó)建筑科學(xué)研究院和中國(guó)石化北京設(shè)計(jì)院等采用強(qiáng)夯法處理填海地基建造重要工業(yè)建筑獲得成功，并在沿海地區(qū)推廣應(yīng)用，為我國(guó)廣大沿海地區(qū)進(jìn)行大規(guī)?！疤詈Ｔ斓亍惫こ烫峁┝私?jīng)濟(jì)有效的地基處理方法和經(jīng)驗(yàn)，并解決了建設(shè)與農(nóng)業(yè)爭(zhēng)地的問(wèn)題。工程實(shí)踐證明，將質(zhì)地堅(jiān)硬、性能穩(wěn)定和無(wú)侵蝕性的工業(yè)廢渣作為地基回填料，采用強(qiáng)夯法處理，能取得較好的效果，解決長(zhǎng)期存在的廢渣占地和環(huán)境污染問(wèn)題，為廢渣利用開(kāi)辟了新途徑。因此，強(qiáng)夯法在工程中的應(yīng)用具有重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

強(qiáng)夯法由于具有加固效果顯著、適用土類(lèi)廣、設(shè)備簡(jiǎn)單、施工方便、節(jié)省勞力、節(jié)約材料、工期短和費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，在世界各地迅速傳播。強(qiáng)夯法引入我國(guó)30 多年來(lái)已被應(yīng)用于大量工程，工程數(shù)量之多，居世界第一。強(qiáng)夯法在某種程度上比其他處理方法應(yīng)用更廣泛，更有效和更經(jīng)濟(jì)，已成為我國(guó)最常用的地基處理方法之一［3］。

3 強(qiáng)夯法地基處理方案的設(shè)計(jì)

3.1 目標(biāo)、區(qū)域劃分及夯擊能的確定

強(qiáng)夯地基的加固深度常用有效加固深度來(lái)表示，對(duì)強(qiáng)夯法地基處理設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，主要是根據(jù)工程要求的加固深度和主要技術(shù)指標(biāo)來(lái)確定有效加固深度，所以有效加固深度是選擇強(qiáng)夯施工采用的夯擊能的主要依據(jù)，地基強(qiáng)夯處理時(shí)的有關(guān)參數(shù)在JGJ 79-2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》［1］中已有明確規(guī)定，但是強(qiáng)夯處理后地基能達(dá)到的承載力和變形性能如何確定，尚缺乏成熟的理論和方法，目前主要依靠經(jīng)驗(yàn)和夯后的檢測(cè)、靜載試驗(yàn)等手段來(lái)解決夯后地基的承載力問(wèn)題，本次設(shè)計(jì)時(shí)參照規(guī)范中對(duì)砂土的要求，根據(jù)土層厚度、松軟程度、夯沉量大小不同而作適當(dāng)調(diào)控，部分區(qū)域采用分層回填分層強(qiáng)夯方案［4］，分為一次強(qiáng)夯區(qū)、二次強(qiáng)夯區(qū)和三次強(qiáng)夯區(qū)三個(gè)處理類(lèi)型，以取得較為均勻的地基剛度。在設(shè)計(jì)文件中，對(duì)承載力、壓縮模量、分層壓實(shí)等作如下要求： a）強(qiáng)夯處理后地基承載力特征值不低于180 kPa，壓縮模量不低于13 MPa，強(qiáng)夯有效加固深度達(dá)到中密細(xì)砂層頂面。

b）當(dāng)主裝置區(qū)和建筑單體地基部分為挖方區(qū)，部分為回填土區(qū)時(shí)，需對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行強(qiáng)夯［5］。

c）回填土深度小于7 m，一次回填土至設(shè)計(jì)場(chǎng)地標(biāo)高?；靥钔辽疃刃∮? m 的區(qū)域采用2 000 kN·m 能級(jí)強(qiáng)夯，回填土深度5～6 m 的區(qū)域采用4 000 kN·m 能級(jí)強(qiáng)夯，回填土深度6～7 m 的區(qū)域?qū)?biāo)高降低1 m 后采用4 000 kN·m 能級(jí)點(diǎn)夯，再回填至設(shè)計(jì)場(chǎng)地標(biāo)高遍夯。 d）回填土深度7～12 m 區(qū)域，分兩次回填兩次強(qiáng)夯。一次回填土深度不大于5 m，采用3 000 kN·m 能級(jí)強(qiáng)夯，再回填至設(shè)計(jì)的場(chǎng)地標(biāo)高后采用3 000 kN·m 能級(jí)強(qiáng)夯。 e）回填土深度大于12 m 區(qū)域，分三次回填三次強(qiáng)夯。每次回填土深度不大于5 m，強(qiáng)夯能級(jí)3 000 kN·m。

表1 強(qiáng)夯地基處理各區(qū)域面積及地基檢測(cè)試驗(yàn)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表

f）強(qiáng)夯地基處理前需要進(jìn)行試夯，并進(jìn)行靜載荷實(shí)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)貫入度實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)夯施工參數(shù)應(yīng)根據(jù)試夯結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。

根據(jù)以上原則，對(duì)廠(chǎng)區(qū)內(nèi)各區(qū)域處理面積、檢測(cè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容詳見(jiàn)表1。

3.2 夯擊次數(shù)、遍數(shù)及夯點(diǎn)的布置

夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試夯得到的夯擊次數(shù)與夯沉量的關(guān)系曲線(xiàn)確定，以夯坑的壓縮模量最大、周?chē)∑鹆孔钚樵瓌t，同時(shí)滿(mǎn)足下列要求：

a) 最后兩擊的平均夯沉量不大于50 mm。

b) 夯坑周?chē)孛娌粦?yīng)發(fā)生過(guò)大隆起。

c) 不因夯坑過(guò)深而發(fā)生起錘困難的情況。

d) 按照設(shè)計(jì)要求，每點(diǎn)夯擊6～9 次。

根據(jù)場(chǎng)地地基處理的目標(biāo)及地基土的性質(zhì)，場(chǎng)地處理區(qū)域被分為一次強(qiáng)夯區(qū)、二次強(qiáng)夯區(qū)和三次強(qiáng)夯區(qū)三個(gè)處理類(lèi)型，不同的夯擊區(qū)域采用不同的夯擊遍數(shù)，每層的具體夯擊遍數(shù)見(jiàn)表2，兩遍夯擊之間，應(yīng)有一定時(shí)間間隔，間隔時(shí)間取決于土中超靜孔隙水壓力的消散時(shí)間。根據(jù)勘察報(bào)告，砂土的滲透性很好，因此采取連續(xù)夯擊。

本次強(qiáng)夯的夯點(diǎn)采用正方形或梅花形布置，每遍點(diǎn)夯間距為3.25 m×3.25 m,后一遍主夯點(diǎn)位于前一遍主要夯點(diǎn)圍成的正方形或梅花形的中心，夯印搭接為錘印的1/5～1/3。夯擊次數(shù)、遍數(shù)及夯點(diǎn)布置參數(shù)見(jiàn)表2。

3.3 試驗(yàn)與檢測(cè)

根據(jù)工程需要，主要進(jìn)行兩方面檢測(cè)：靜載荷試驗(yàn)的檢驗(yàn)點(diǎn)數(shù)量為131 個(gè)；標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗(yàn)。

根據(jù)工程需要，在夯前、夯后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入度實(shí)驗(yàn)，針對(duì)不同地基處理區(qū)域，按每300 m2不少于1 個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，每鉆進(jìn)1 m 作1 次標(biāo)準(zhǔn)貫入度實(shí)驗(yàn)，鉆探深度不淺于強(qiáng)夯處理深度。標(biāo)貫實(shí)驗(yàn)點(diǎn)為1 477 個(gè)。

3.4 強(qiáng)夯法設(shè)計(jì)過(guò)程注意事項(xiàng)

a）必須根據(jù)工程實(shí)際情況采用強(qiáng)夯法與其他地基處理方法相結(jié)合的綜合處理方案，有更多選擇性和較好經(jīng)濟(jì)性。

b）現(xiàn)場(chǎng)試夯是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，應(yīng)加以重視。

c）合理布置夯點(diǎn)，如夯點(diǎn)布置欠妥，不僅會(huì)影響夯實(shí)效果，甚至?xí)l(fā)生工程事故。

d）重視表層土的壓實(shí)。當(dāng)進(jìn)行夯后質(zhì)量檢驗(yàn)時(shí)，常發(fā)現(xiàn)表層土的密實(shí)程度比下層土的差，其原因主要是選用的滿(mǎn)夯方法與夯擊遍數(shù)不當(dāng)。

4 結(jié)論

強(qiáng)夯法作為一種成熟的地基處理方法在本工程得到合理利用，縮短了工期，節(jié)約了大量資金，地基處理效果顯著，為后續(xù)工程提供了寶貴的工程經(jīng)驗(yàn)。

［1］JGJ: 79-2002, 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.JGJ: 79-2002, Technical Code for Ground Treatment of Buildings［S］.

［2］王伏鵬，王 軍. 簡(jiǎn)析強(qiáng)夯法加固機(jī)理和設(shè)計(jì)方法［J］. 建筑知識(shí)（學(xué)術(shù)刊），2013, (B07): 40-41. Wang Fupeng, Wang Jun. Analyses the Reinforcement Mechanism and Design Method of the Dynamic Compaction Method［J］. Architectural Knowledge (Academic Publication), 2013, (B07): 40-41.

［3］龔曉南. 地基處理手冊(cè)（第三版）［M］. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008. 312-364. Gong Xiaonan. Foundation Treatment Manual (3rd Edition) [M]. Beijing: China & Architecture Building Press, 2008. 312-364.

［4］陳華平.強(qiáng)夯法在厚人工填土層加固中的應(yīng)用［J］. 城市建筑，2013，（B14）：141-142.Chen Huaping. Dynamic Consolidation in the Application of Thick Artificial Filling Soil Reinforcement［J］. Urbanism and Architecture, 2013, (B14): 141-142.

［5］魏 瑩.強(qiáng)夯法地基處理在某化工項(xiàng)目中的應(yīng)用［J］. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2013，（B8）：75-77.Wei Ying. The Application of Dynamic Consolidation in a Petrochemical Project［J］. Construction & Design for Project, 2013, (B8): 75-77.