强夯法在观音岩电站块石回填地基处理中的应用

陈 强，王 芮

(中国水利水电第七工程局有限公司观音岩项目经理部，四川 攀枝花，617012)

强夯法在观音岩电站块石回填地基处理中的应用

陈 强，王 芮

(中国水利水电第七工程局有限公司观音岩项目经理部，四川 攀枝花，617012)

观音岩电站机电仓库块石回填地基处理，运用强夯地基处理方案取得良好的工程效果。本文对强夯法在大面积弃渣回填场上修建建筑物的地基处理进行了归纳和总结，为类似大面积回填地基处理工程积累了施工经验与数据。

观音岩水电站 强夯法 块石回填 地基处理

观音岩电站机电仓库设计要求地基承载力特征值大于等于180kPa，通过查找技术资料，现场进行试夯试验修正技术参数，强夯地基处理后达到了预期的设计要求，取得良好效果。本文将该工程实施情况作一介绍。

1 工程场地特点及地基处理方案

观音岩水电站机电仓库场地面积共40000m2，布置于电站内石观公路外侧的塘坝河弃渣场上。此弃渣场主要堆填观音岩电站大坝基础开挖的块石、碎石、粘性土等，块石主要为粉砂岩、砾岩和泥岩等，直径从0.5m～2.5m不等，杂乱堆填。场区原始地形处于山区地带，地形复杂，高程变化大，填方深度起伏较大，平均填土深度达15m以上,在填筑工程中未注意夯填密实，土体处于疏松状态，地基承载力较低，不能直接作为建筑物的基础或大型设备的堆场，需要进行地基处理后方可使用。

根据上述情况，对大面积填土的处理，仅以压路机表面碾压，影响深度太浅，不能满足工程要求。但是采用强夯处理后能否作为建筑物的地基，则有不同的看法，主要有以下几种考虑：

(1)填土厚度大(平均厚度达15m以上)，而且填土层下为自然地貌，大部分区域为耕植土，个别区域为鱼塘，强夯的影响深度难以达到，形成软弱下卧层；

(2)填土料主要为块石、碎石，且粒径太大，大石料可能会阻止强夯冲击能的下传，影响有效加固深度，致使强夯效果不理想，质量难于保证；

(3)部分建筑处于填方区内，因地基不同沉降不均会引起结构开裂，不如采用桩基处理。但桩基处理也同样存在一些难于解决的问题，主要也有以下几点困难：①因填土时未对块石料径进行控制，填土内含有不均匀分布的大块石，采用打入式桩时，施工会遇到困难，工期难于控制；②如用机械冲孔成型灌注桩处理方案，因填土松散，尚未完成自重固结(也可能无法固结)成孔较困难，而且施工时也会遇到填土内大块石的干扰，费用较大；③如用人工挖孔桩方案，由于大部分建筑物属于单层厂房，高度不高，荷载不大，且柱网较密，桩承载力利用率低，不经济。

综合上述情况，结合工程的特点，最后提出：对于承载力要求不是特别大的建筑物，采用强夯法地基处理方案，其工程造价也不会太高，而且在技术上经过分析是可行的，工期也短；对于承载力要求较大(如仓库内布置的100t龙门吊的轨道基础)的建筑物，采用人工挖孔桩方案。

2 强夯试验情况

2.1 试夯目的

通过试夯对强夯法用于本场地的适宜性提出评价，并提供有关设计和施工参数：

(1)确定夯点布置，夯点的夯击次数,夯击遍数，满夯遍数及搭夯面积；

(2)提供单击夯沉量、最后两击的夯沉量，加固深度范围内各土层的夯沉量及总夯沉量；

(3)对大面积施工可能遇到的难点，提供合理化建议。

2.2 设备情况

本次选用的强夯施工机械为中联重科ZTM300履带式强夯机，夯击能3000kN·m，吊杆有效长度20m，夯锤重量15t，采用机械提升气动脱钩自由落体式夯击。

2.3 强夯试验

目前强夯法尚无成熟的设计计算方法，通常做法是针对工程情况，根据经验初步选定设计参数，通过现场试验验证结果，并经必要的修改后，最终确定出适合于现场土质条件的设计参数。

根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002中的规定，强夯法的有效加固深度应根据现场试夯或当地经验确定。缺少试验资料或经验的可按表1预估。

表1 强夯法的有效加固深度 单位：m

注：强夯法的有效加固深度应从最初起夯面算起。

为探讨强夯法在本工程各种地质条件下的可行性，并为确定强夯施工参数提供依据，在建设场地选取有代表性的试验区进行试夯，试夯区面积60m×75m，各区的地质条件见表2。

表2 试夯区区域

图1 试夯区平面位置图(单位：m)

各试验区分别进行能量为1000kN·m～3000kN·m的单点夯试验，本次强夯加固地基试验根据有效夯沉量与单点夯击次数的曲线及综合考虑现场夯坑过深提锤困难来确定夯击次数。各试验区单点夯沉量和夯击次数的关系曲线图如图2所示。

图2 单点夯沉量与夯击次数关系曲线

从图2中可以看出：(1)基本符合强夯地基夯沉量的变化规律；(2)A区基本上夯击次数5击左右，夯击效果渐趋变小；(3)B区夯击次数3击之后夯沉量急剧增加，可能是由于深层土体受夯击后压缩量加剧所致，而夯击次数达到7次后夯沉量逐渐减少且趋于平稳；(4)C区随击数的增加夯沉量呈降低趋势，在夯击次数第7击后拔锤困难。

2.4 试夯效果检验

试夯施工结束后，经测量地基土下沉量达0.8m～1.2m。为了进一步了解强夯处理的效果，施工结束2周后对试夯地基进行了质量检测，检测采用动力触探试验，检测报告如表3所示。

表3 动力触探检测报告

试验数据及质量检测结果表明，A试验区，当夯击能量为1000kN·m，夯击次数为5击，较为适宜；B、C试验区，当夯击能量为3000kN·m，夯击次数为7击时夯实效果最为理想。

3 工程实施情况

3.1 工程施工参数的选定

通过试夯取得了大量在块石、碎石回填土中强夯处理的有关数据，经过不断修正和验证，根据试夯的结果，确定各试验区对应的大面积施工区域的强夯施工参数：

3.1.1 夯击能量。A试验区点夯1000kN·m，满夯1000kN·m；B、C试验区点夯3000kN·m，满夯1000kN·m。

3.1.2 夯击方法。分三遍夯，第一、二遍为点夯，采用跳夯法，第三遍满夯；夯点间距3.5m,梅花型布点，满夯切1/4环(图3)。

3.1.3 夯击次数。A、B、C试验区点夯每点分别为5击、7击、7击，满夯均为1击。

3.1.4 间隔时间。每两遍之间的间隔时间不少于10d。

图3 夯点布置(单位：m)

3.2 工程实施效果

3.2.1 通过上述施工参数对回填区域的地基进行大面积处理，完成了地基处理后要求承载力180kPa的场地4万m2。工程完工后，经有关地质工程勘察部门测试，强夯处理后的地基承载力标准值全部达到或超过设计标准，填土地基的不均匀性有较大改善，强夯有效加固深度3.0m～8.0m不等。

3.2.2 地基经强夯处理后，在施工区域修建了单层钢结构厂房仓库、100t龙门吊行走轨道以及大型水利设备的堆场，经近一年的沉降观测，总体沉降差不大，且逐渐平稳，基本满足了施工后沉降要求。仓库外墙墙体未发现任何开裂现象，堆放的大型水利设备也未发现任何由于沉降而造成变形的不利影响，充分说明强夯地基处理在观音岩电站机电仓库块石回填地基中的应用取得了良好的工程效果。

4 结语

实践证明，对于具有高压缩性、均匀性及结构强度差、厚度在10m～15m的大面积块石、碎石的回填土地区，采用3000kN·m的夯击能量进行强夯处理地基，有较好的适应性且施工简单便捷，不仅节约大量建设资金，缩短建设周期，而且也为处理此类地基积累了大量的施工经验和数据。所以强夯地基处理在今后类似工程中是个行之有效的方法。

〔1〕封耀渝.强夯地基处理在块石回填土中的应用.浙江建筑，2001，(6).

〔2〕叶书麟 主编.地基处理工程实例应用手册，北京：中国建筑工业出版社，1997.

〔3〕郑俊杰 编著.地基处理技术(第二版).武汉：华中科技大学出版社，2009.9.

TU472.31

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2095-1809(2016)03-0021-03