梁朝

（廈門中平公路勘察設(shè)計(jì)院有限公司）

0 引言

強(qiáng)夯法是反復(fù)將夯錘提到一定高度使其自由落下，給地基以沖擊力和振動(dòng)力量，從而提高地基的承載力并降低其壓縮性，達(dá)到改善地基性能的目的。強(qiáng)夯置換法是在利用強(qiáng)夯形成的夯坑內(nèi)填入塊石、碎石、礦渣或建筑垃圾等堅(jiān)硬粗顆粒材料，采用多次投料和重復(fù)夯擊的方法形成連續(xù)的柱墩狀的置換體即強(qiáng)夯置換，由墩體與墩間土組成強(qiáng)夯置換復(fù)合地基。堆載預(yù)壓法是排水固結(jié)法的一種，主要對(duì)天然地基設(shè)置豎向排水通道（如砂樁等），然后利用堆載物重量分級(jí)逐漸加載，使土體中孔隙水排出，逐漸固結(jié)，地基發(fā)生沉降，同時(shí)土體強(qiáng)度提高。海滄路頭尾石窟（滄江路以南區(qū)域）軟基處理工程中，根據(jù)石窟不同地質(zhì)情況采用不同的地基處理方式，為今后大面積石窟地基處理提供了借鑒。

1 工程概述

項(xiàng)目位于廈門市海滄港區(qū)16～17#泊位后方，滄江路南側(cè)、港南路北側(cè)地塊，總面積約11.25萬平方米。地塊范圍內(nèi)石窟深坑于2018年底回填完畢，場(chǎng)地將作為碼頭后方陸域，后期用于集裝箱空箱堆場(chǎng)。項(xiàng)目地基處理面積約6.78萬平方米。

2 場(chǎng)地地質(zhì)條件

根據(jù)《工程地質(zhì)勘察報(bào)告》,巖土體的分布及其特征如下：①雜填土（Qml）。成分主要由碎石、磚塊或粘性土等回填而成，局部含少量生活垃圾，土中硬雜質(zhì)含量約30%～40%。②淤泥質(zhì)填土（Qml）。成分主要由淤泥質(zhì)土回填而成，含腐植質(zhì)，有腥臭味。該層屬新近回填，且未經(jīng)專門的壓實(shí)處理。屬高壓縮性軟弱土，力學(xué)強(qiáng)度很低。③素填土（Qml）。成分主要由粘性土夾碎石塊回填而成，土中碎、塊石含量約20%～30%。該層回填時(shí)間＜3年，尚未完成自重固結(jié)，且未經(jīng)專門壓實(shí)處理。④填（拋）石（Qml）。主要由花崗巖塊石回填而成，塊徑一般約0.3～0.4m，部分大于0.5m，其間為砂土或粘性土充填。該層重型動(dòng)力觸探修正擊數(shù)為5.94～7.20擊，密實(shí)度及均勻性較差，力學(xué)強(qiáng)度偏低。⑤淤泥（Q4m）。成份主要由粉、粘粒組成，含腐植質(zhì)，有腥臭味，局部含砂較高相變?yōu)橛倌嗷焐?。⑥粉質(zhì)粘土(Q4al-pl)。呈灰白、灰黃色，可塑狀，成分主要由粉、粘粒及石英砂構(gòu)成，土中含砂量約10%～20%。⑦砂礫狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（γ52（3）c）。成分主要由未盡風(fēng)化的長(zhǎng)石、石英及云母等組成。該層風(fēng)化較劇烈，巖體極破碎，巖芯呈砂礫狀，為散體結(jié)構(gòu)，屬極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。見表1、圖1。

圖1 工程地質(zhì)剖面圖

表1 巖土設(shè)計(jì)參數(shù)建議值

3 地基處理設(shè)計(jì)

地基處理方案根據(jù)地質(zhì)情況不同分為A、B、C、D四個(gè)分區(qū)，如圖2所示。

圖2 地基處理分區(qū)圖

地基處理設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：交地標(biāo)高+4.321（85國(guó)家基準(zhǔn)）；交工面復(fù)合地基承載力不小于180kPa，強(qiáng)夯置換單墩承載力特征值為1200KN。

3.1 表層振動(dòng)碾壓（A區(qū)）

A區(qū)面積為40826m2。因早期已處理，本次不再重復(fù)考慮深層處理，僅采用表層振動(dòng)碾壓。將工程場(chǎng)地整平，并用振動(dòng)力200kN的振動(dòng)壓力機(jī)碾壓6～8遍，交工標(biāo)高+4.321m。

3.2 強(qiáng)夯（B-Ⅰ和B-Ⅱ區(qū)）

B區(qū)面積14270m2，地質(zhì)揭露上部約7～8m松散雜填土層，下部為粉質(zhì)黏土、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖等非采石坑地

塊，采用強(qiáng)夯處理。將工程場(chǎng)地整平至設(shè)計(jì)標(biāo)高+5.321（暫考慮預(yù)留1m沉降，具體根據(jù)試驗(yàn)區(qū)沉降調(diào)整起夯標(biāo)高），采用點(diǎn)夯2遍+滿夯2遍，其中點(diǎn)夯夯能5000KN·m。點(diǎn)夯可采用正方形布置，第一遍夯點(diǎn)間距取7m，第二遍夯點(diǎn)應(yīng)位于第一遍夯點(diǎn)之間（100m2夯點(diǎn)數(shù)為4個(gè)）。每個(gè)夯點(diǎn)夯擊次數(shù)不小于10擊，滿夯夯能為1000KN·m，點(diǎn)夯夯錘直徑采用3～3.5m。點(diǎn)夯和滿夯施工后，整平場(chǎng)地，并用振動(dòng)力200kN的振動(dòng)壓力機(jī)碾壓6～8遍，交工標(biāo)高+4.321m。

3.3 堆載預(yù)壓+砂樁處理+強(qiáng)夯置換（C區(qū)）

C區(qū)面積7361m2，地質(zhì)揭露上部約9～10m淤泥質(zhì)填土，下部為深厚松散素填土的采石坑地塊。上部淤泥質(zhì)填土含水率較高且滲透系數(shù)較低，如直接采用強(qiáng)夯置換，土中孔隙水壓力無法消散，容易形成“橡皮土”或掉錘等，達(dá)不到處理效果，因此采用堆載預(yù)壓+砂樁排水固結(jié)，再進(jìn)行強(qiáng)夯置換處理。

將工程場(chǎng)地整平至設(shè)計(jì)標(biāo)高+3.812，鋪一層1m厚的合格土，再鋪設(shè)0.5m厚中粗砂墊層，采用堆載預(yù)壓+砂樁處理。堆載預(yù)壓采用5m預(yù)壓土柱，砂樁采用樁徑50㎝，樁長(zhǎng)9m，按等邊三角形間距1.5m布置，預(yù)壓期為8個(gè)月后（預(yù)估沉降為1m）。再采用強(qiáng)夯置換法處理，夯錘取30～40噸，采用點(diǎn)夯2遍+滿夯2遍。其中點(diǎn)夯夯能6000KN.m，點(diǎn)夯采用正方形布置，第一遍夯點(diǎn)間距取5m，第二遍夯點(diǎn)應(yīng)位于第一遍夯點(diǎn)之間（100m2夯點(diǎn)數(shù)為8個(gè)）。每個(gè)夯點(diǎn)夯擊次數(shù)不小于12擊，滿夯夯能為1000KN·m。點(diǎn)夯夯錘直徑采用1.3m，置換墩深度約6～7m。整平場(chǎng)地，并用振動(dòng)力200kN的振動(dòng)壓力機(jī)碾壓6～8遍，交工標(biāo)高+4.321m。

3.4 強(qiáng)夯置換（D區(qū)）

D區(qū)面積46208m2，地質(zhì)揭露為深厚松散雜填土、素填土層采石坑地塊，采用強(qiáng)夯置換處理。將工程場(chǎng)地整平至設(shè)計(jì)標(biāo)高+4.812（考慮預(yù)留0.5m沉降，具體根據(jù)試驗(yàn)區(qū)沉降調(diào)整起夯標(biāo)高），夯錘取30～40噸，采用點(diǎn)夯2遍+滿夯2遍。其中點(diǎn)夯夯能6000KN·m，點(diǎn)夯采用正方形布置，第一遍夯點(diǎn)間距取5m，第二遍夯點(diǎn)應(yīng)位于第一遍夯點(diǎn)之間（100m2夯點(diǎn)數(shù)為8個(gè)）。每個(gè)夯點(diǎn)夯擊次數(shù)不小于12擊，滿夯夯能為1000KN·m。點(diǎn)夯夯錘直徑采用1.3m，置換墩深度約6～7m。點(diǎn)夯和滿夯施工后，整平場(chǎng)地，并用振動(dòng)力200kN的振動(dòng)壓力機(jī)碾壓6～8遍，交工標(biāo)高+4.321m。

4 施工檢測(cè)分析

施工前應(yīng)檢查夯錘的質(zhì)量和尺寸、落距控制法、排水設(shè)施及被強(qiáng)夯地基的土質(zhì)；施工中應(yīng)檢查夯錘落距、夯點(diǎn)位置、夯擊次數(shù)、夯擊遍數(shù)、最后兩擊的平均夯沉量、總夯沉量和夯點(diǎn)施工起止時(shí)間等；施工結(jié)束后應(yīng)進(jìn)行地基承載力、置換墩著底情況檢測(cè)。以D區(qū)施工為例：

⑴強(qiáng)夯收錘標(biāo)準(zhǔn)：D區(qū)采用夯錘錘底直徑1.3m，錘重430KN，落距14m，累計(jì)夯沉量60～70㎝，最后兩擊平均夯沉量5～7㎝，滿足設(shè)計(jì)要求。夯擊次數(shù)15～19擊。

⑵地基承載力檢測(cè)：D區(qū)強(qiáng)夯置換墩共3528根，對(duì)其36根（不少于總數(shù)1%）進(jìn)行單墩靜載荷試驗(yàn)。最大試驗(yàn)荷載為2400KN，最大試驗(yàn)荷載下墩頂變形為7.74～16.15mm，殘余變形為4.79～8.99mm。單獨(dú)極限承載力為2400KN，單墩承載力特征值為1200KN。見圖3、表2。根據(jù)復(fù)核地基承載力計(jì)算：fck=mRa/Ap+λ(1-m)fsk=181.54kpa（其中fck為復(fù)合地基承載力（kpa），m為復(fù)核地基置換率，Ra為單樁樁體承載力（kN），Ap為單樁截面面積（m2），λ為樁間土承載力發(fā)揮系數(shù)，fsk為樁間土承載力），滿足交工面復(fù)合地基承載力不小于180kPa。

圖3 單墩靜載荷試驗(yàn)曲線圖

表2

⑶置換墩著底情況檢測(cè)：D區(qū)對(duì)其106（不少于總數(shù)3%）強(qiáng)夯置換墩點(diǎn)進(jìn)行重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)，試驗(yàn)深度為6.5m，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果表明置換墩著底情況及密實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求。見圖4。

圖4 置換墩重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)圖

5 建議

因石窟地質(zhì)情況復(fù)雜，設(shè)計(jì)采用“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)”原則，根據(jù)強(qiáng)夯、強(qiáng)夯置換試驗(yàn)結(jié)果適當(dāng)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，強(qiáng)夯置換墩單點(diǎn)夯擊次數(shù)結(jié)合收錘標(biāo)準(zhǔn)由原設(shè)計(jì)的不少于12擊調(diào)整為15～19擊；采用強(qiáng)夯或強(qiáng)夯置換場(chǎng)地，夯擊面直接作為后續(xù)堆場(chǎng)交工面容易因表層土體擾動(dòng)及成分復(fù)雜導(dǎo)致壓實(shí)度無法滿足要求，建議在夯擊面上鋪設(shè)50～80cm厚的山皮土，分層碾壓以控制表層壓實(shí)度。

6 結(jié)論

對(duì)于石窟地基具體采用何種方案來加固軟土，取決于土層的性質(zhì)、工期要求和工程造價(jià)等，本項(xiàng)目通過采用不同的強(qiáng)夯工藝處理地基，取得較好的實(shí)施效果，地基處理達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。