谈强夯法在海滨回填区地基处理中的应用

张 鹏

(中广核工程有限公司，广东深圳 518000)

0 引言

强夯法地基处理可以提高土层的均匀性，减少地基可能出现的差异沉降，加固效果显著。现通过某核电站一期工程BOP区强夯处理的实例，浅谈一下强夯法在滨海回填区地基处理中的应用。

1 工程概况和工程地质条件

1.1 工程概况

该工程1，2号机组以南BOP区位于+8 m平台，厂房及其配套设施占地面积约6.9万m2，拟建建筑物包括QS/QT厂房，AB/AO/AQ/EF厂房，AG/EL厂房，EN，UD，部分重件道路等建筑，本次地基处理区域位于现场+8 m平台的回填区内，填土一般厚度6.0m～10.0m，最大厚度16m，电站保护区以内填土最大厚度12m。

1.2 工程地质条件

主要的BOP区建筑物布置在+8 m平台。1，2号机组核岛以南的BOP区(附属建筑物)位于场地的填方区。填方区地层自上而下分别为:

①素填土:由粘性土混多量砂、少量岩屑及岩块组成，一般厚度6.00 m ～10.00 m，最大厚度16.00 m。

②砂砾:以砂砾为主，一般厚度0.50 m～1.00 m。最大厚度2.10 m，仅分布于局部地段。

③粉质粘土:含少量有机质，无摇振反应，干强度中等，韧性中等。埋深5.50 m ～7.20 m，一般厚度0.50m ～1.00 m。极少数区域存在。

④全风化花岗岩:仅见于个别区域，厚度0.80 m～1.90 m。

1.3 地基处理方案

根据地质勘查结果，该工程1，2号机组以南BOP区原始地貌为滨海海台及海滩，地形起伏较大，回填区主要由场平时期挖方产生的粘性土及山皮土回填形成，填土层厚度变化大，且回填前未清底，回填过程中虽进行初步碾压，但是效果较差，填土承载力较低，力学性质较差，且极不均匀，不宜作为地基持力层。

经过多次认真讨论、论证，采取以下原则性方案:本工程强夯面积根据BOP区内建筑物的荷重分为两个区:Ⅰ区为AG/EL，UD等荷重较小的建筑物区域，面积约51 000 m2，夯击影响深度自起夯面计不小于6 m;Ⅱ区为QS/QT，AB/AO/AQ/EF等荷重较大的建筑物区域，面积约18 000 m2，夯击影响深度自起夯面计不小于9 m。

2 强夯施工的主要技术参数确定

为了保证施工质量，在设计院给出基本参数的前提下(见表1)，现场在大面积强夯前针对不同区域的处理要求进行了试夯工作。本工程强夯试验区共有Ⅰ，Ⅱ两个区，每个试验区的面积初定为256 m2。通过试夯确定不同处理区的夯击能、有效加固深度、最佳夯击数、夯点间距、夯击遍数、间歇时间等最终的强夯技术参数。

表1 设计基本技术参数表

2.1 夯击能及有效加固深度的确定

6 000 kN·m夯击能选择330 kN的夯锤，夯锤底面为圆形，锤底直径为2.5 m，落距为19 m;3 000 kN·m夯击能选择330 kN的夯锤，夯锤底面为圆形，锤底直径为2.5m，落距为10m;1 500 kN·m夯击能选择160 kN的夯锤，夯锤底面为圆形，锤底直径为2.5 m，落距为10 m。

试夯现场进行了试验检测，结合Menard公式确定强夯的有效加固深度:

其中，H为有效加固深度，m;M为夯锤重，kN;h为夯锤落距，m;α为地基土修正系数，m/kN，根据所处理地基土的性质而定，取值范围为0.35～0.7，不同地质取不同数值，一般粘性土取0.5，砂性土取0.7，黄土取0.35～0.5。根据BOP现场回填区的土质特征，现场地基修正系数取0.5。

由试验结果及以上公式得出:Ⅰ区的有效加固深度H=8.63，Ⅱ区有效加固深度H=12.39，均能达到设计要求的深度。

2.2 夯区加固范围和夯点布置

考虑到核电厂房的重要性，现场施工过程中在规范要求的基础上，特别要求施工单位将强夯的范围扩大到建筑物边线外5 m，以保证建筑物的整体稳定性。对于强夯夯点间距，现场根据理论及实践经验确认，Ⅰ区夯点间距为5 m，Ⅱ区夯点间距为7 m。并通过对当地强夯施工经验的总结，现场第一遍夯点采用正方形布置，第二遍夯点插入第一遍点所布置的正方形中间，最后使整片夯区内的夯点呈梅花形布置，且相邻三点能构成三角形形式，能够对第一遍点夯所遗留的强夯空白区进行补夯(见图1，图2)。

2.3 夯击间歇时间的确定

强夯理论认为，前后两遍夯击之间应有一定的时间间隔，土体内产生的超静孔隙水压力消散达80%以上，地基稳定后才可以进行下一步夯击作业。通过试验，4 d后土体内的孔隙水压力即可消散80%以上，从而确定强夯间歇时间为4 d。现场试夯结束后，对两块试夯场地进行了试夯效果检测，检测结果合格。最终通过试夯确定强夯技术参数见表2。

图1 Ⅰ区夯点布置示意图

图2 Ⅱ区夯点布置示意图

表2 现场强夯技术参数表

3 强夯施工过程及控制要点

3.1 强夯施工过程

强夯的施工过程见图3。

图3 强夯施工流程

3.2 强夯过程控制的要点

1)在强夯过程中认真总结了大连地区的强夯施工经验，针对当地的气候及土质特征进行综合考虑(其他地区可以根据实际情况参考)。在实施过程中严格执行JGJ 79-2002建筑地基处理技术规范中对强夯施工的技术要求。

2)设置好测量控制桩，以保证强夯过程中沉降量监控的准确性。

3)对场地进行测量放线、放点，放样结果必须经过复核后，再进行施工。特别是对夯点的定位，如果前期建筑的基础图已经出版，应该结合建筑的基础位置，布点时，确保一排夯点在建筑物基础轴线上。

4)强夯前检查夯锤重量和落距，确保单击夯击能符合设计要求。夯锤落距应经常校正，保证单击夯击能符合要求。

5)控制好停锤标准，如发现夯沉量过大起锤困难或夯坑周围隆起，应立即停止施工，对问题地段进行技术处理，根据地质情况调整强夯参数，直至满足技术要求。否则不但所在夯点的夯实效果达不到设计要求，同时会影响到周围的夯点夯实效果，所以在施工过程中要进行严格控制。

6)夯锤气孔应保持畅通，如遇堵塞，应随时将塞土清除，否则易出现弹锤现象，造成现场错误判断，且起不到对地基的有效加固作用。

7)做好现场排水工作，避免施工过程中夯坑内积水，一旦积水要及时排除，必要时换土再夯，避免“橡皮土”出现。

8)分区施工确定碾压范围时，应结合施工图及厂区总平面图进行，确信未有某单元部分基础落空。

9)强夯施工完毕后，竣工作业面与设计高程之间的高差采用碎石土进行回填且压实系数不得低于0.90。

4 强夯的检测试验

4.1 检测方式

强夯施工结束两周后对地基质量进行检测。主要采用原位测试和室内土工试验相结合的方法，重点明确强夯后地基土的有关物理力学指标，确定强夯有效影响深度，核实强夯地基设计参数。

1)采用密实度试验(灌水法或灌砂法)查明强夯前后土(石)重度变化，对强夯前后的土(石)重度进行对比检测，以确定处理后地基土的密实效果。2)采用静力载荷试验方法检测地基处理后的地基承载力特征值，以满足设计地基承载力要求。3)采用动力触探试验检测地基处理深度。4)采用瑞利波检测回填层的均匀程度。

4.2 检测数量

根据总平面布置图，每个建、构筑物地基的检验数量不小于3处，重要的建、构筑物相应增加检测数量。检验深度不小于设计处理的深度。本工程Ⅰ区的ED，AG/EL，UD，EN三个建筑物每个设检测点3个。Ⅱ区的QS/QT，AB/AO/AQ/BF两个重要的建筑物设6个检测点。其他区域每1 000 m2设2个检测点，且1/3用于静力载荷实验，2/3用于动力触探。

5 强夯效果分析

首先，强夯区的地基承载力得到显著提高。强夯后，对基础进行了静载试验。根据静载检测报告，经过加固处理后的静载最大加压量均加至设计要求承载力的两倍，Ⅰ区达到300 kPa，Ⅱ区达到400 kPa，完全满足了设计要求Ⅰ区150 kPa，Ⅱ区200 kPa。而且土体均未发生破坏，仍然有继续加载的空间，但是由于已经达到终止试验的条件，现场便在此加载级数上终止了试验。

通过以上结果可以看出，经过强夯处理过的地基承载能力已经远远超过设计要求的Ⅰ区150 kPa，Ⅱ区200 kPa。所以笔者认为，在强夯的参数确定方面仍然有很大的提升空间，需要我们在今后的强夯施工中更加深入的探讨研究，以求进一步优化强夯法处理地基的技术经济合理性。

同时，报告中对强夯前后夯区土的湿密度、湿重度、干密度、干重度也进行了对比(见表3，表4)。

表3 强夯前各参数对比表

表4 强夯后各参数对比表

通过对比可以看出，经过强夯处理后夯区表层土的密度及重度较夯前都变大，说明经过强夯处理后土层变得比夯前更为密实。

其次降低工程造价，与其他地基处理方法相比，强夯法处理回填土不但施工方便而且较为经济，能够较快的为后续施工提供场地条件。

综上所述，笔者认为在海滨回填地区采用强夯法进行地基处理是合理、经济、有效的，建议该方法在处理海滨回填区地基工程建设中推广应用。