組合錘法地基處理技術在福建棉花灘水電站防汛及備品倉庫地基工程的應用

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600MW （4×15 MW），年發電量15.2億Kw·h，水庫正常蓄水位173m，水庫相應庫容20.35億m3，國家重點建設項目，2001年12月四臺機組相繼建成投產發電。

關鍵詞：組合錘法；地基處理；工程；應用

1 前言

組合錘法地基處理技術，該技術是再普通強夯法和強夯置換法的基礎上進行創新改進所形成的一種新型地基處理施工方法。組合錘法地基處理，江西中恒建設集團有限公司于2009年11月11日獲得中華人民共和國國家知識產權局發明證書。它是利用柱錘、中錘、扁錘三種不同外形、不同壓強與比重的錘體，按一定的程序和技術要求對松散地基土進行分層逐個夯擊施工，以達到對深層、中層、淺層地基土進行加固處理的目的。本發明較普通強夯法及其它的樁工復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性，可處理厚度達二十米左右的松軟地基土層，夯坑深度和直徑均可調節，夯坑內可回填原土或其他置換料，形成夯實墩或置換墩，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。可充分利用現場各種土料，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，節省高能耗材料（鋼材、水泥），具有明顯的環保節能效果。

2 防汛及備品倉庫工程地質條件

擬建場地位于永定縣蜂市鎮棉花灘庫區，屬丘陵地貌單元。場地原為砂場，據了解，庫區修路時為一棄土堆場，地勢高差較大，勘察期間高程介于178.60-184.30m，場地高差約5.70m。為棉花灘水電站建設時期回填地，最多回填高度達15米。根據鉆探揭露：場地巖土層自上而下依次為①素填土、②砂土狀強風化花崗巖、③碎塊狀強風化花崗巖。

3 組合錘法地基處理技術的施工工藝

組合錘法地基處理施工工藝的特點是采柱錘、中錘和扁錘分別對地基土深層、中層和表層不斷夯擊，破壞原來土體固相顆粒的組合結構，進行結構重組。迫使土體中固相顆粒緊密排列，擠出氣相體和液相體，同時迫使液相水壓力產生一種由穩定——產生孔隙水壓力——再穩定的變化。從而達到對地基進行加固的最終目的。經處理后，這些被加固的增強體和周圍的土體的抗壓及抗剪強度得到迅速提高，以共同承擔基礎傳遞的荷載，形成組合錘法復合地基。

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

4 組合錘法地基處理技術在棉花灘防洪倉庫項目的應用

本項目為在山腳地帶的建設項目，原始地形為坡地，后經人工挖山回填后，形成一小片場地，該項目在基礎選型時，經過經濟技術和經濟對比，最終確定采用“經新型柱錘強夯（置換）法”進行地基處理加固，經新型柱錘強夯（置換）地基處理后，置換墩體著底深度均達到4.0～6.0m，影響深度可以達到15米以上，原來力學性能較差的回填土層得到夯實、加固，滿足上部工程對地基承載力和變形的要求，同時也降低了該項目的經濟成本。擴夯范圍根據本項目的特點從建筑基礎外邊起算外擴6米，加大處理范圍，對于建筑基礎應力擴散和將來的室外地下管網、一層地面均有好處，不至于被不均勻沉降所破壞。對于該場地，采用“新型柱錘強夯（置換）法”地基處理，能保證地基的處理效果和上部工程對地基承載力和變形的要求。

5 設計方法

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（按規程），Rk=3.14*12*200=600KN，單墩承載力特征值≥600kN；獨立基礎的墩數按上圖為例：N=912/600=1.52 向上取整 取2個墩；沉降驗算應根據現場完工后進行檢測，得出的組合錘復合地基的各土層的壓縮模量進行驗算，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≥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計的要求。

6 組合錘法地基處理后檢測

6.1 檢測方法及數量

根據工程實際情況，強夯地基的檢測方法采用淺層平板載荷試驗，檢測數量按1#倉庫、2#倉庫、3#倉庫各抽取3點，管理房抽取6點，共抽取15點。

6.2 測試原理

（1）淺層平板載荷試驗：采用接近于地基實際工作條件的試驗方法，根據試驗中相對變形值按《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2002）附錄C的規定，直接確定地基承載力特征值。

（2）靜載試驗示意圖如圖2所示。

6.3 檢測結情況

對測點編號為1#、2#、3#和4#測點進行地基載荷板測試，4個測點的委托最大測試荷載均按400kPa進行。

試荷載由油壓千斤頂進行逐級加荷，千斤頂所需的反力由砼預制塊堆重平臺承擔，千斤頂為QFZ45型；測試加荷方式為分級加載法，4個測點的每級荷載增量均為50kPa，最大測試荷載均加至400 kPa。測試進展順利，未出現異常現象，且沒有明顯沉降增大的現象，測試均未達到極限承載狀態。承載力特征值取s/b為0.01所對應的荷載，但不應大于最大加載量的一半。

綜上檢測情況，1#、2#、3#和4#測點的地基極限承載力取值均為400 kPa，該4個測點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計要求。

7 結論

對于本項目的填土地基，采用組合錘法，也稱新型柱錘強夯（置換）法處理，是最為理想的一種方法，比其它方案的造價更優，結構安全得到保障，同時室外地下管網不會因回填土層的不均勻沉降造成破壞、也加強了首層地面基礎的均勻性。

在社會效益方面，新型柱錘強夯（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，對減少二氧化碳的排放，造福子孫后代。

新型柱錘強夯（置換）法是一種綜合性的地基礎處理技術，在處理地基的同時，也對室內地面和室外擴夯范圍進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用。

參考文獻：

[1]JGJ/T290-2012 組合錘法地基處理技術規程[S].中國建筑工業出版社，2012.