黃土地區深沖溝高填方地基強夯施工

王東杰

(山西機械化建設集團公司，山西太原 030009)

1 工程概況

山西神頭發電有限責任公司2×600 MW機組工程場平施工，場地占地面積70萬m2，地形屬于低山黃土丘陵地貌，由于沖蝕切割作用原地貌沿東西向深沖溝最為發育。同時黃土所具有的垂直節理特性，形成高沖直聳而直立的黃土沖溝陡壁，地形切割破裂，進一步形成黃土塬、梁地貌類型，且地面高差極大，場地最高1 400 m，溝底最低處1 332 m，高差68 m。沖溝兩側溝壁陡立，溝底寬度4 m～8 m。

該場地地基處理后，地基的承載力要求為不小于250 kPa，壓實模量不小于12 MPa，回填土壓實系數不小于0.97。

2 施工方案

強夯法對于處理黃土的濕陷性及場地整體不均勻沉降是非常理想的方法，具有簡便、快捷、有效的特點。但直接采用強夯法在沖溝內進行施工具有局限性，如沖溝溝底寬度較窄不易施工，兩側陡壁土體因強夯震動易產生塌方，溝壁區強夯與原土區的搭接不好等。針對以上問題，在強夯施工前對沖溝進行前期的改造，采用削坡減荷、溝壁開挖臺階、沖溝原地面強夯處理及采用分層高能級強夯的方法對深沖溝高填方進行加固處理等，能較好地解決以上問題，取得良好的加固效果。

3 施工工藝流程

參數設計→試夯→削坡減荷→溝壁臺階開挖→溝底清理平整→原土基強夯處理→填筑體回填及強夯處理→搭接處搭接強夯處理→檢測驗收。

4 施工方法

4.1 試夯

通過試夯，以驗證所采用工藝加固處理的可行性，確定回填厚度、最佳夯擊數、最佳夯擊能、最后兩擊夯沉量、地面變形量等，用于指導大面積施工。

1)回填厚度的確定:回填厚度應根據施工經驗，與夯擊能綜合起來考慮。

2)夯擊數的確定:夯點的夯擊次數應根據現場試夯進行確定，且應同時滿足下列條件:

a.最后兩擊平均夯沉量不大于以下數值:當單擊夯擊能小于4 000 kN·m時為50 mm;當單擊夯擊能為4 000 kN·m～6 000 kN·m時為100 mm;當單擊夯擊能大于6 000 kN·m時為200 mm;

b.夯坑周圍地面不應發生過大的隆起。

3)夯擊能的確定:在試夯過程中，應設專人測量每次夯擊沉降標點的位移量，繪制夯擊數—地表位移曲線，通過地表夯沉量的監測和夯間地表變形觀測，掌握地表的沉降、隆起程度，確定飽和夯擊數和最佳夯擊能，為大面積施工提供依據。

4.2 削坡減荷挖臺階施工

沖溝溝壁由于水流重力沖切形成陡坡，由溝底至坡頂黃土覆蓋厚度逐漸加大。如直接回填進行強夯處理，兩側溝壁因黃土覆蓋逐漸加大，強夯需處理上層厚度逐漸加大，容易造成處理效果的不均勻，處理深度也達不到要求。同時深溝兩側坡壁強夯區與原地面不易搭接，原地面密實度不夠，存在濕陷性，比較松散，造成交接處應力突變。因此，施工前首先對沖溝兩側溝壁進行削坡減荷處理。

施工方法:

1)用挖掘機將溝壁兩側覆土自上而下逐階開挖成倒臺階形狀，臺階寬度不應小于6 m，臺階高度及臺階上覆土厚度不大于8 m，以便進行強夯加固處理。溝壁兩側坡度較陡時，臺階寬度可以適當減少，臺階原地面強夯可隨填筑體強夯同時進行施工。

2)深溝縱向方向同時也進行削坡減荷，并沿縱向方向進行施工便道的修筑。

3)上部開挖臺階的余土可以回填至溝底，溝底回填厚度及濕陷性黃土覆蓋厚度不大于8 m。同時溝底回填后回填工作面面積隨著高度的增加而加大，便于強夯機械施工作業。

4.3 深沖溝原地面強夯處理

1)原土基清理。

原土基清理主要包括表層淤泥、樹木、有機物等以及濕陷性土層厚度超出強夯加固處理深度后的部分，同時對原地表有泉眼、地下徑流出露的地點設置盲溝，將地下水引出回填場地外。

2)原土基強夯處理。

根據濕陷性深度選擇合理的強夯能級及參數(見表1)。

表1 強夯參數表

溝底強夯能級選用3 000 kN·m～8 000 kN·m，主夯點按等邊三角形布置，滿夯每點夯擊數為3擊～5擊，錘印搭接1/4。

4.4 沖溝高填方填筑體處理

4.4.1 沖溝高填方土石方回填

1)回填前期可采用兩側削坡減荷的土方，后期采用挖方區土料。

2)回填采用分層堆填的方法，嚴禁進行拋填施工，以避免造成大粒徑填料集中。

3)分層填筑的厚度為2 m左右，由于回填地基采取強夯加固，故分層填筑的填土層可用推土機簡單推平碾壓，滿足機械正常行走要求即可。

4)為取得最佳夯實效果，回填土含水量的控制，宜小于最優含水量2%～4%。回填土的含水量小于10%時需采取灑水增濕措施。

4.4.2 沖溝填筑體強夯處理

1)沖溝高填方強夯分層厚度的確定。

以強夯的有效加固深度及設計要求的夯后地基承載力特征值為主要依據來確定回填厚度。考慮到高填方地基的整體性和穩定性，上層夯點的有效加固區域要延伸進下層一定深度，以形成有效的夯點位置加固區域在層與層之間的嵌固和咬合。分層厚度以7 m一層為宜。

2)高填方強夯施工工藝。

采用分層回填、分層強夯的施工方法，填筑體回填強夯按照由下而上的原則分層進行施工。分層厚度為7 m左右，虛填厚度應為8 m，施工中結合填料性質及各能級強夯的加固深度確定強夯能級，選用6 000 kN·m左右的強夯能級。主夯點按等邊三角形布置，主夯點間距為6 m，主夯點夯擊數不小于12擊，最后兩擊平均夯沉量不大于10 cm。

滿夯采用2 000 kN·m夯擊能，每點夯擊數為3擊～5擊，錘印搭接1/4。

4.5 強夯與碾壓區域的搭接處理

深沖溝高填方邊坡強夯施工時，由于強夯工藝的局限性，總存在夯擊不到的區域和強夯振松的區域，因而需要采用分層碾壓與強夯相結合的施工方法，最后形成合格密實的邊坡。

1)邊坡分層強夯完畢后，將邊坡區域外側虛土層開挖，挖至強夯加固土層內后，按外側碾壓分層厚度挖臺階，臺階高寬比為1∶2，并對外側區域進行分層碾壓施工，與強夯密實體進行搭接。

2)考慮碾壓機械的影響深度，碾壓邊坡的分層填筑厚度不大于40 cm。逐層碾壓至強夯標高后，碾壓區與強夯區域交接處進行搭接強夯施工，強夯布點形式為交接處兩側各布置一排夯點。搭接強夯將碾壓區與強夯區進行有效銜接，使之得到有效加固并使兩個區域連為一體。

3)碾壓邊坡加寬部分的刷坡，可在每填高至1.5 m左右時，采用挖掘機進行初步刷坡，清除加寬的余土。自下而上，依次進行。

5 質量控制

5.1 質量控制點

5.1.1 土石方工程質量控制點

1)沖溝溝底及兩側臺階開挖后原地面基巖上部覆蓋濕陷性黃土厚度不大于設計要求。

2)填筑體回填厚度及回填標高滿足設計要求。

5.1.2 強夯處理工程質量控制點

1)錘重及落距控制。

2)錘擊數、最后兩擊貫入度的控制。

3)夯點位置及夯錘就位控制。

5.2 質量控制措施

5.2.1 土石方工程質量控制措施

1)現場的控制樁要樹立明顯標志，加以保護，并定期進行復核檢查，確保控制樁精度滿足要求。

2)土方回填前應清理基底的垃圾、樹根等雜物，抽除坑穴中的積水、淤泥。

3)沖溝兩側溝壁臺階開挖應根據地質勘察報告結合現場實際地形，確定開挖范圍和開挖標高。

4)對于填筑體的回填進行實時測量跟蹤，確保回填厚度、回填標高達到設計要求。

5.2.2 強夯質量控制措施

1)測放的夯點位置，應用明顯的標志標出夯位中心點，并用白灰粉撒出夯位輪廓線。

2)落距確定后，鎖定控制落距鋼絲繩，并在龍門架上標出落距標志。

3)夯錘氣孔保持暢通，如遇堵塞，應隨時將塞土清除。

4)如施工中發現錘偏離坑中心，應立即調整對中，夯擊后如發現坑底歪斜較大，需及時用填料將坑底墊平后，方可繼續夯擊。

5)認真做好施工記錄，并掌握好停錘標準。

6)密切注意異常現象，對夯沉量異常、夯錘反彈、地表隆起要加強監測，如實記錄，并及時報告研究解決辦法。

5.3 沉降變形觀測

在填筑體施工中期及后期，按照沉降變形觀測要求，設置沉降觀測點，并定期進行沉降觀測，以評價填筑體的穩定、抗滑性。

6 結語

深沖溝兩側溝壁因為事先進行削坡減荷和挖臺階施工，沒有因強夯施工震動而產生塌方、垮塌，安全隱患得到處理，強夯安全施工環境得以改善。對于深沖溝高填方形成的邊坡，由于采用強夯與碾壓區的搭接強夯處理，邊坡的整體穩定性也大大提高。

隨著我國城市化、現代化建設進程的繼續，建筑用地日趨緊張，人工建造地基已成為解決建筑用地的重要途徑。而我國北方尤其是華北地區存在著大量沖溝發育強烈的黃土丘陵地帶。該工程的成功，為在該類地區進行高填方強夯施工提供了一個很好的應用實例。

［1］GB 50202-2002，地基與基礎工程施工質量驗收規范［S］.

［2］GBJ 79-2002，建筑地基處理技術規范［S］.

［3］GB 50007-2002，建筑地基基礎設計規范［S］.

［4］GB 50026-93，工程測量規范［S］.

［5］CECS∶279-2010，強夯地基處理技術規程［S］.

［6］趙建軍.分層強夯處理法在機場超高填石方中的應用［J］.山西建筑，2012，38(3):69-70.