強(qiáng)夯地基加固設(shè)計方案探討

鄭小剛

（深圳市工勘巖土工程有限公司四川分公司，四川 成都 610000）

1.工程概況。四川科倫藥業(yè)有限公司仁壽分公司1#和2#成品庫房位于仁壽縣工業(yè)園區(qū)，層高一層（H=7.80m），上部采用鋼結(jié)構(gòu)，擬采用獨立基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深-1.20m（±0.00以下）。現(xiàn)場區(qū)域基本已經(jīng)達(dá)平場標(biāo)高，上部新近填土沒有嚴(yán)格按規(guī)范分層碾壓，其結(jié)構(gòu)松散，為欠固結(jié)土，具有濕陷性，后續(xù)自重固結(jié)過程中沉降變形大。因此需要進(jìn)行地基加固處理。

2.場地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件

2.1.場地巖土工程地質(zhì)條件。該工程位于四川盆地的西南腹地，場地地形平坦、開闊。在鉆探深度范圍內(nèi)的地層由素填土和第四系全新統(tǒng)沖洪積物以及白堊系上統(tǒng)灌口組泥巖組成，現(xiàn)從上而下按地層順序（編號）描述如下：

⑴ 素填土（Q4mL）：紫紅色、稍濕、松散。以粘性土、強(qiáng)風(fēng)化泥巖塊、巖屑為主，局部地段含少量建渣，場地內(nèi)除少量地段未分布外，其余地段均有分布，揭示厚度0.50m～12.80m，系人工堆填，堆填時間小于1年，自重固結(jié)未完成。⑵ 粉質(zhì)粘土（Q4al+pl）:灰黑色、褐灰色、淺黃色，軟塑～可塑、濕～飽和，由粉粒和粘粒組成。根據(jù)土工試驗以及現(xiàn)場標(biāo)貫測試表明該層可分為軟塑②1和可塑②2兩個亞層，軟塑狀粉質(zhì)粘土含有機(jī)物與腐植物，有嗅味，稍有搖振反應(yīng)，稍有光澤，切面較光滑，干強(qiáng)度較差，韌性較差，該層分布不連續(xù)，呈透鏡體狀產(chǎn)出，揭示最大厚度3.00m。可塑狀粉質(zhì)粘土成分較純，局部地段見少量鐵錳質(zhì)氧化物及結(jié)核，干強(qiáng)度中等，韌性中等。該層分布較連續(xù)，呈層狀或透鏡體狀產(chǎn)出，在場地大部分地段有分布，揭示最大厚度12.80m。⑶ 泥巖（K2g）:紫紅色，強(qiáng)～中風(fēng)化，由粘土礦物組成，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中～薄層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)。易風(fēng)化，遇水易軟化，失水易干裂，屬及軟巖。分布于整個場地，該層未揭露穿。

2.2 場地水文工程地質(zhì)條件

2.2.1 地表水。場地地表水主要為羅板橋河河水，該河自西向東從場地南側(cè)通過。勘察期（2009年8月）該河水面寬約3.00～4.00m，水深約1.00～1.50m，流速約0.10～0.20m/s，現(xiàn)河水面低于場地約6.00m。根據(jù)現(xiàn)場踏勘及走訪調(diào)查表明：該河歷史最大洪水漲幅約1.00～2.00m，對場地不構(gòu)成直接威脅，但由于場地臨河側(cè)為新近填筑層，密實程度差，易被河水沖刷掏空，故應(yīng)在臨河側(cè)修筑人工河堤，以保證場地的安全。

2.2.2 地下水類型及其賦存條件

⑴孔隙潛水。場地內(nèi)地下水主要為賦存于素填土中的上層滯水，不具統(tǒng)一的水位，它主要補(bǔ)給來源為大氣降水的下滲補(bǔ)給以及場外過水?dāng)嗝娴膫?cè)向地下逕流補(bǔ)給，以地下逕流方式通過含水層下部排出場外，少部分以蒸發(fā)方式排泄，其水量小，勘察時僅僅在場地局部鉆孔中有揭露，切斷其補(bǔ)給來源后易于疏干。

⑵基巖裂隙水。根據(jù)鉆探以及附近基巖出露地段觀察表明：基巖裂隙水水量小，僅以點滴狀產(chǎn)出，其流通途徑差，故對場地影響小。

2.2.3 地下水滲透性及地下水、地表水腐蝕性評價。⑴地下水滲透性試驗：根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查以及區(qū)域水文報告，該地區(qū)基巖裂隙水滲透系數(shù)k=0.10～0.50m/d；孔隙潛水滲透系數(shù)約k=20m/d。⑵地下水水化學(xué)類型及其腐蝕性評價：根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，該地區(qū)地下水對混凝土及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋均具微腐蝕性，為了驗證此結(jié)論，在場地內(nèi)取水樣以及在羅板橋河河內(nèi)取水樣進(jìn)行水質(zhì)分析，其腐蝕性按環(huán)境類型Ⅱ類并結(jié)合地層的滲透性，對照《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001第12.2節(jié)的評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評判，場地地下水水化學(xué)類型為HCO3--Ca2+型水，對砼、砼中鋼筋及鋼結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，但在干濕交替的氣候條件下，按工程經(jīng)驗，土對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性，應(yīng)對鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐和防治。

2.3 場地地震效應(yīng)

場地抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計地震分組為第一組，特征周期值為0.35s。

本工程根據(jù)地勘報告，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，我公司擬采用強(qiáng)夯法地基加固處理方案對地基進(jìn)行加固處理。強(qiáng)夯處理后地基承載力特征值為fa≥120kPa，地基壓縮模量為Esp＞6MPa。具體加固處理設(shè)計方案措施如下。

3.設(shè)計總體技術(shù)要求。本工程擬采用強(qiáng)夯施工對該填土地基進(jìn)行處理，作為基礎(chǔ)的持力層。強(qiáng)夯主要分為有庫房區(qū)域和附屬設(shè)施(過道、圍墻、室內(nèi)地坪等)區(qū)域兩個部分。經(jīng)強(qiáng)夯處理后，地基承載力特征值fa≥120kPa，地基壓縮模量Esp＞6MPa。根據(jù)規(guī)范要求，地基處理工程在正式施工前，通過現(xiàn)場試夯確定施工參數(shù)及證明加固效果滿足設(shè)計要求后方可進(jìn)行正式施工。待地基處理后均進(jìn)行檢驗，檢驗合格后方可進(jìn)行下一步的施工，地基檢測都是具有資質(zhì)的獨立設(shè)計和施工的第三方來完成，地基處理的方案設(shè)計、現(xiàn)場試驗、現(xiàn)場施工和施工后的質(zhì)量檢測均按照相關(guān)規(guī)范的要求和規(guī)定進(jìn)行。

4.地基處理設(shè)計方案

4.1 地基處理方案的選擇

勘察報告顯示場地素填土最大厚度為12.80m，平均厚度為4.67m，厚度中小平均值為2.34m，中大平均值為8.74m。根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ 79-2002）提供的強(qiáng)夯法有效加固深度，我方對本工程場地依據(jù)素填土進(jìn)行強(qiáng)夯設(shè)計，其中素填土厚度大于7.0m。

4.1.1 強(qiáng)夯設(shè)計。該場地為素填土厚度大于7m，設(shè)計時分兩層進(jìn)行夯實，即開挖5.0～6.0m后進(jìn)行第一遍強(qiáng)夯施工。采用3000kN·m的單擊夯擊能進(jìn)行一遍點夯（每個夯擊點擊數(shù)為5～10擊），點夯夯點按正方形插檔布點，夯點間距5.0m×5.0m；點夯采用鑄鐵圓錘；強(qiáng)夯范圍大于建筑物邊線外延4～5米寬度范圍。

待該層強(qiáng)夯施工結(jié)束檢測合格后回填，回填土方至高出±0.00標(biāo)高70～80cm后進(jìn)行第二遍強(qiáng)夯施工：采用3000kN·m的單擊夯擊能進(jìn)行點夯（每個夯擊點擊數(shù)為5～10擊），點夯夯點按正方形布點，夯點間距4.0m×4.0m；點夯采用鑄鐵圓錘；強(qiáng)夯范圍大于建筑物邊線外延4米寬度范圍。最后采用低能級1000kN·m的滿夯2遍，滿夯夯擊錘印1/4搭接。

4.1.2.圍墻地基強(qiáng)夯設(shè)計。圍墻地基強(qiáng)夯設(shè)計采用1000kN·m的沿線滿夯一遍，一點2～3擊，夯印1/2搭接。點夯采用鑄鐵圓錘；強(qiáng)夯范圍圍墻沿線。

4.2.強(qiáng)夯加固地基設(shè)計方案

4.2.1.強(qiáng)夯加固地基設(shè)計方案簡述

本工程夯前填土標(biāo)高應(yīng)高出夯后標(biāo)高50～60cm。強(qiáng)夯采用 3000kN·m、1000kN·m兩個能級。采用3000kN·m和1000kN·m的夯擊能，圍墻地基采用1000kN·m的夯擊能，各能級強(qiáng)夯施工區(qū)域詳見施工圖。施工圖劃分各區(qū)域的施工能級時，已經(jīng)考慮了強(qiáng)夯后填土將會被夯沉的因素。強(qiáng)夯施工參數(shù)根據(jù)試驗性施工確定在進(jìn)行正式施工前應(yīng)進(jìn)行試驗性施工。

4.2.2.隔震溝設(shè)計。隔震溝位于強(qiáng)夯區(qū)域外15m，溝深2.0m，溝寬度1.5m。

4.2.3.強(qiáng)夯試驗性施工參數(shù)。本次強(qiáng)夯加固地基試驗性施工的施工區(qū)域選擇在夯擊能3000kN·m的施工區(qū)，其參數(shù)如下：采用1遍3000kN·m點夯進(jìn)行夯擊的點夯方案和一遍低能級滿夯的滿夯方案。夯點按正方形插檔布點，間距4.0m×4.0m，且最后連續(xù)兩擊的平均夯沉量≤50mm，若不滿足夯沉量要求可適當(dāng)增加擊數(shù)。點夯1遍后用1000kN·m滿夯一遍，每點2～3擊。滿夯夯印搭接1/4，不得留有空白。

4.2.4.強(qiáng)夯加固地基試驗性施工方案設(shè)計試驗性施工試夯區(qū)的布置為12.5m×12.5m的正方形區(qū)域，本工程選擇在場地上方、圍墻范圍內(nèi)。試驗性施工的具體要求：確定夯點的最佳夯擊次數(shù)；地基變形沉降測試；主要確定強(qiáng)夯后的有效加固深度；承載力和變形模量。本次試驗的主要檢測設(shè)備可采用承壓板、千斤頂、力傳感器、百分表、數(shù)據(jù)采集儀等。為了滿足設(shè)計文件對強(qiáng)夯地基的技術(shù)要求，評價強(qiáng)夯地基加固的效果,需要對夯前和夯后的地基沉降變形和土體物理力學(xué)參數(shù)進(jìn)行測試分析,主要進(jìn)行的測試項目有:

①夯點的最佳夯擊次數(shù)。按現(xiàn)場試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，通過該曲線（如圖1），可以確定夯點的夯擊次數(shù)，并同時滿足最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm；夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起；不因夯坑過深而發(fā)生提錘困難的條件。

圖1

②地基變形沉降測試。測試點布置見圖2,在進(jìn)行強(qiáng)夯試驗之前應(yīng)對以上各點高程進(jìn)行統(tǒng)一測量,并在各測點上撒上石灰做標(biāo)記。在每次夯擊后進(jìn)行一次測量,以便繪制觀測點夯擊次數(shù)與地基沉降的關(guān)系曲線；③動力觸探對比檢測主要確定強(qiáng)夯后的有效加固深度；④承載力和變形模量。

4.2.5.強(qiáng)夯加固地基檢測設(shè)計方案

本工程強(qiáng)夯加固處理后進(jìn)行檢驗，待檢驗合格后方可進(jìn)行下一步的施工。檢測工作由具有資質(zhì)的獨立于設(shè)計和施工的第三方來完成。檢測時間視地基土孔隙水壓力消散的時間而定，要求強(qiáng)夯法施工結(jié)束7-14天后進(jìn)行檢測工作。采用靜載荷試驗和圓錐動力觸探檢測承載力、灌水法檢測密實度。檢測方法滿足設(shè)計和規(guī)范的要求。經(jīng)強(qiáng)夯處理，地基承載力特征值fa≥120kPa，密實度≥95%。

5.結(jié)論

結(jié)合本工程的實際情況，強(qiáng)夯處理后的地基經(jīng)檢測，達(dá)到了預(yù)期的強(qiáng)夯加固效果，主要檢測參數(shù)和頻率如下：① 承載力值和變形模量：檢測頻率為每個建筑物場地不少于3個點，承壓板面積不小于1.0m2。② 大容重試驗或灌水法：檢測密實度，根據(jù)實際情況選擇多個點進(jìn)行檢測。③動力觸探（N63.5或者N120）：根據(jù)實際情況選擇多個點進(jìn)行檢測。

圖2

[1]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2002.

[2]《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ79-2002，J220-2002.

[3]《巖土工程勘察規(guī)范》GB 50021-2001.

[4]《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50202-2002.

[5]《成都地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》DB51/T5026-2001.