組合錘法地基處理技術(shù)在福建棉花灘水電站防汛及備品倉(cāng)庫(kù)地基工程的應(yīng)用

摘 要：棉花灘水電站位于福建省永定縣汀江干流棉花灘峽谷河段，攔河壩采用碾壓砼重力壩，最大壩高為116M，電站裝機(jī)600MW （4×15 MW），年發(fā)電量15.2億Kw·h，水庫(kù)正常蓄水位173m，水庫(kù)相應(yīng)庫(kù)容20.35億m3，國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，2001年12月四臺(tái)機(jī)組相繼建成投產(chǎn)發(fā)電。

關(guān)鍵詞：組合錘法；地基處理；工程；應(yīng)用

1 前言

組合錘法地基處理技術(shù)，該技術(shù)是再普通強(qiáng)夯法和強(qiáng)夯置換法的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)所形成的一種新型地基處理施工方法。組合錘法地基處理，江西中恒建設(shè)集團(tuán)有限公司于2009年11月11日獲得中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局發(fā)明證書。它是利用柱錘、中錘、扁錘三種不同外形、不同壓強(qiáng)與比重的錘體，按一定的程序和技術(shù)要求對(duì)松散地基土進(jìn)行分層逐個(gè)夯擊施工，以達(dá)到對(duì)深層、中層、淺層地基土進(jìn)行加固處理的目的。本發(fā)明較普通強(qiáng)夯法及其它的樁工復(fù)合地基處理方法更能突顯它的有效加固深度和墩間土擠密效果的增強(qiáng)性，可處理厚度達(dá)二十米左右的松軟地基土層，夯坑深度和直徑均可調(diào)節(jié)，夯坑內(nèi)可回填原土或其他置換料，形成夯實(shí)墩或置換墩，可大幅提高地基承載力，可直接減少建筑物沉降量和沉降差。可充分利用現(xiàn)場(chǎng)各種土料，并可大量利用城市拆遷建筑垃圾廢骨料，降低地基處理造價(jià)，節(jié)省高能耗材料（鋼材、水泥），具有明顯的環(huán)保節(jié)能效果。

2 防汛及備品倉(cāng)庫(kù)工程地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地位于永定縣蜂市鎮(zhèn)棉花灘庫(kù)區(qū)，屬丘陵地貌單元。場(chǎng)地原為砂場(chǎng)，據(jù)了解，庫(kù)區(qū)修路時(shí)為一棄土堆場(chǎng)，地勢(shì)高差較大，勘察期間高程介于178.60-184.30m，場(chǎng)地高差約5.70m。為棉花灘水電站建設(shè)時(shí)期回填地，最多回填高度達(dá)15米。根據(jù)鉆探揭露：場(chǎng)地巖土層自上而下依次為①素填土、②砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、③碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。

3 組合錘法地基處理技術(shù)的施工工藝

組合錘法地基處理施工工藝的特點(diǎn)是采柱錘、中錘和扁錘分別對(duì)地基土深層、中層和表層不斷夯擊，破壞原來(lái)土體固相顆粒的組合結(jié)構(gòu)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)重組。迫使土體中固相顆粒緊密排列，擠出氣相體和液相體，同時(shí)迫使液相水壓力產(chǎn)生一種由穩(wěn)定——產(chǎn)生孔隙水壓力——再穩(wěn)定的變化。從而達(dá)到對(duì)地基進(jìn)行加固的最終目的。經(jīng)處理后，這些被加固的增強(qiáng)體和周圍的土體的抗壓及抗剪強(qiáng)度得到迅速提高，以共同承擔(dān)基礎(chǔ)傳遞的荷載，形成組合錘法復(fù)合地基。

采用組合錘法地基處理施工能解決傳統(tǒng)強(qiáng)夯（置換）法和新型柱錘強(qiáng)夯（置換）法在施工中的技術(shù)難題（如土體性質(zhì)、加固深度和變形控制等），而且大大地節(jié)省了工程造價(jià)和縮短施工周期。具體施工工藝流程見圖1。

4 組合錘法地基處理技術(shù)在棉花灘防洪倉(cāng)庫(kù)項(xiàng)目的應(yīng)用

本項(xiàng)目為在山腳地帶的建設(shè)項(xiàng)目，原始地形為坡地，后經(jīng)人工挖山回填后，形成一小片場(chǎng)地，該項(xiàng)目在基礎(chǔ)選型時(shí)，經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)對(duì)比，最終確定采用“經(jīng)新型柱錘強(qiáng)夯（置換）法”進(jìn)行地基處理加固，經(jīng)新型柱錘強(qiáng)夯（置換）地基處理后，置換墩體著底深度均達(dá)到4.0～6.0m，影響深度可以達(dá)到15米以上，原來(lái)力學(xué)性能較差的回填土層得到夯實(shí)、加固，滿足上部工程對(duì)地基承載力和變形的要求，同時(shí)也降低了該項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)成本。擴(kuò)夯范圍根據(jù)本項(xiàng)目的特點(diǎn)從建筑基礎(chǔ)外邊起算外擴(kuò)6米，加大處理范圍，對(duì)于建筑基礎(chǔ)應(yīng)力擴(kuò)散和將來(lái)的室外地下管網(wǎng)、一層地面均有好處，不至于被不均勻沉降所破壞。對(duì)于該場(chǎng)地，采用“新型柱錘強(qiáng)夯（置換）法”地基處理，能保證地基的處理效果和上部工程對(duì)地基承載力和變形的要求。

5 設(shè)計(jì)方法

單墩墩體承載力 Rk=Ap·fpk，組合錘平均直徑為2.0米，墩體材料為原狀土，墩體承載力取200KPa（按規(guī)程），Rk=3.14*12*200=600KN，單墩承載力特征值≥600kN；獨(dú)立基礎(chǔ)的墩數(shù)按上圖為例：N=912/600=1.52 向上取整 取2個(gè)墩；沉降驗(yàn)算應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)完工后進(jìn)行檢測(cè)，得出的組合錘復(fù)合地基的各土層的壓縮模量進(jìn)行驗(yàn)算，一般情況下，擠密墩施工完成后的成樁直徑為1.4m-2.0m；平均墩長(zhǎng)≥3m或松填土厚度的1/2，有效加固影響深度≥松填土厚度；這種情況下的沉降量與沉降差均能滿足設(shè)計(jì)的要求。

6 組合錘法地基處理后檢測(cè)

6.1 檢測(cè)方法及數(shù)量

根據(jù)工程實(shí)際情況，強(qiáng)夯地基的檢測(cè)方法采用淺層平板載荷試驗(yàn)，檢測(cè)數(shù)量按1#倉(cāng)庫(kù)、2#倉(cāng)庫(kù)、3#倉(cāng)庫(kù)各抽取3點(diǎn)，管理房抽取6點(diǎn)，共抽取15點(diǎn)。

6.2 測(cè)試原理

（1）淺層平板載荷試驗(yàn)：采用接近于地基實(shí)際工作條件的試驗(yàn)方法，根據(jù)試驗(yàn)中相對(duì)變形值按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）附錄C的規(guī)定，直接確定地基承載力特征值。

（2）靜載試驗(yàn)示意圖如圖2所示。

6.3 檢測(cè)結(jié)情況

對(duì)測(cè)點(diǎn)編號(hào)為1#、2#、3#和4#測(cè)點(diǎn)進(jìn)行地基載荷板測(cè)試，4個(gè)測(cè)點(diǎn)的委托最大測(cè)試荷載均按400kPa進(jìn)行。

試荷載由油壓千斤頂進(jìn)行逐級(jí)加荷，千斤頂所需的反力由砼預(yù)制塊堆重平臺(tái)承擔(dān)，千斤頂為QFZ45型；測(cè)試加荷方式為分級(jí)加載法，4個(gè)測(cè)點(diǎn)的每級(jí)荷載增量均為50kPa，最大測(cè)試荷載均加至400 kPa。測(cè)試進(jìn)展順利，未出現(xiàn)異常現(xiàn)象，且沒有明顯沉降增大的現(xiàn)象，測(cè)試均未達(dá)到極限承載狀態(tài)。承載力特征值取s/b為0.01所對(duì)應(yīng)的荷載，但不應(yīng)大于最大加載量的一半。

綜上檢測(cè)情況，1#、2#、3#和4#測(cè)點(diǎn)的地基極限承載力取值均為400 kPa，該4個(gè)測(cè)點(diǎn)地基承載力特征值取值均為200kPa，組合錘法地基處理后地基承載力能滿足設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié)論

對(duì)于本項(xiàng)目的填土地基，采用組合錘法，也稱新型柱錘強(qiáng)夯（置換）法處理，是最為理想的一種方法，比其它方案的造價(jià)更優(yōu)，結(jié)構(gòu)安全得到保障，同時(shí)室外地下管網(wǎng)不會(huì)因回填土層的不均勻沉降造成破壞、也加強(qiáng)了首層地面基礎(chǔ)的均勻性。

在社會(huì)效益方面，新型柱錘強(qiáng)夯（置換）法的置換材料不需要鋼筋、不需要水泥，可以采用建筑廢料、雜土、石塊等，減少了鋼筋、水泥的使用，對(duì)減少二氧化碳的排放，造福子孫后代。

新型柱錘強(qiáng)夯（置換）法是一種綜合性的地基礎(chǔ)處理技術(shù)，在處理地基的同時(shí)，也對(duì)室內(nèi)地面和室外擴(kuò)夯范圍進(jìn)行了整體的加固處理，起到了一次處理，多方面受益的作用，在類似工程地基中可以推廣運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]JGJ/T290-2012 組合錘法地基處理技術(shù)規(guī)程[S].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.