特殊軟土地基處理加固

陳添槐

1 工程概況

某大型火力發電廠因擴建需要在原堆灰場地規劃新建附屬建(構)筑物，灰場面積達20萬m2，粉煤灰層厚4.7 m～8.5 m，粉煤灰層下為海積淤泥層含有腐蝕質和少量的貝殼碎片及粉、細砂，很濕，流塑狀;以下依次為砂土層、海積粉質粘土層、殘積粉質粘土層、強風化、中等風化和微風化基巖。

由于粉煤灰層含水量大，強度很低，國內對此類軟土地基處理的工程實踐經驗很少，因此本工程的場地平整及地基處理主要是針對粉煤灰層的處理，使經處理后承載力特征值提高至不小于120 kPa，以確保施工時施工機械安全運行，投產后地坪不繼續下沉，以免影響使用安全。場地的回填處理效果和粉煤灰層的處理密切相關，要對粉煤灰層進行處理，就必須對粉煤灰層的工程性質作充分研究和認識。

2 粉煤灰的工程特性

電廠粉煤灰浸水后呈現出明顯的結構軟化性，由于煤粉灰是采用水力輸送堆填，且場地地下水位較高及南方雨水多、雨量大，粉煤灰層處于長期浸水狀態，其強度顯著下降。

粉煤灰是高分散度的固體顆粒集合體，在電子顯微鏡下呈蜂窩狀，顆粒表面有很多裂隙和孔洞，表面孔洞較大，深部孔洞較小，呈漏斗形。顆粒本身的孔隙占顆粒體積的比例很大，孔洞與裂隙易于蓄水。

粉煤灰的化學成分主要是SiO2，A12O3。灰水呈弱堿性，削弱了顆粒的聚沉作用，增強了膠溶作用，提高了粉煤灰的持水性。在沉積過程中由于無上覆壓力，僅靠自重作用下固結，而粉煤灰的顆粒比重小，雖然具有較好的滲透性，仍不能達到應有的固結度。粉煤灰重度約為13.83 kN/m3，含水量 72.3%，孔隙比在 1.2～2.4之間，平均孔隙比為1.70，標貫平均值 N63.5=0.5 擊，從此可看出粉煤灰具有淤泥特性、強度低、壓縮性高，粉煤灰壓縮系數 á0.1～0.2=0.68 kPa－1，承載力標準值25 kPa～59 kPa，因粉煤灰層密實度極不均勻，承載力標準值不能代表粉煤灰層的地基承載力，實際承載力標準值約為10 kPa～30 kPa。顆粒各粒度組分含量差異較大，靜力觸探、滲透系數和其他一些指標都表現了粉煤灰地基無論在垂直方向和水平方向上物理力學性能的差異。滲透固結性能大于粘性土，在施加適當外力時自由水排出快、固結快、密實度增長快。

由此可見，粉煤灰地基是一種特殊的軟土地基，要在這樣一種地基上堆煤或建造建(構)筑物，必須進行加固處理，以改善其物理力學性能，減少沉降。

3 地基處理加固方法

本灰場現有層面標高比設計場地標高低3.2 m，要求在7個月內完成場地回填平整及地基處理，對粉煤灰層的處理可選的方案有:井點降水聯合強夯法;真空聯合堆載預壓法;水泥攪拌樁加固處理法;振沖碎石樁加固處理法等。經技術、經濟、工期三方面比較論證，技術上各方案都可行，但后三種方案的經濟性較差、工期不能滿足要求，決定采用井點降水聯合強夯法對本場地進行處理加固。

該法是在粉煤灰層上鋪50 cm～100 cm砂墊層，將場地依降水設備容量劃分為4個獨立的降水系統，在小區外圍3 m處布置一排1.8 m間距的封堵井，小區內依加固深度和滲透性按3 m×5 m間距插入豎向排水濾管，插入深度為加固深度以下0.5 m～1.0 m(約6 m～10 m深)，排水濾管連接水平管網，管網連接真空泵。由于真空泵抽吸作用，使豎向排水管網中產生負壓，從而產生高真空強排水，接著通過施加由小至大合適夯擊能的三遍夯擊，點夯夯擊能第一遍采用500 kN·m，第二遍采用1000 kN·m，第三遍采用1500 kN·m滿夯夯擊，本方法能巧妙地解決軟土強夯中空隙水壓力的消散，又避免了強夯使土成橡皮土的問題，并能使軟土在快速降低含水量情況下夯擊壓密軟土，從而提高土層承載力。

粉煤灰層的降水夯密歷時近4個月，地面平均夯沉量510 mm，含水量減少60%～85%，標貫平均值擊數提高50%～90%，有效地解決了二次回填問題。

最后回填4.1 m厚開山土，采用二遍點夯和一遍滿夯，一、二遍點夯夯擊能分別為2500 kN·m，2000 kN·m，滿夯夯擊能取1000 kN·m進行強夯處理，進一步提高復合地基強度。處理后的地基承載力特征值不小于130 kPa，工期和造價都得到有效控制，達到了預期效果。

4 結語

1)粉煤灰回填地基屬欠壓密狀態的特殊軟土，持水性大、孔隙比大、顆粒小、重量輕，滲透固結性能遠大于粘性土，工程特性基本上屬于粉土、粉砂性的無粘性土，因而具有類似粉土性質。

2)對粉煤灰特殊軟土地基的處理，可供參考的工程經驗畢竟很少，應對它的工程特性作充分地研究和認識，才能做到有的放矢。

3)處理方法的選擇應從技術、經濟、工期三方面作綜合比較;實施中最好通過小區試驗選取設備功率、夯擊能、夯距，通過施加由小到大夯擊能使顆粒間自由水快速排出，以達到固結目的。

[1]龔曉南.地基處理手冊[M].第3版.北京:中國建筑工業出版社，2008.

[2]姚天強，石振華.基坑降水手冊[M].北京:中國建筑工業出版社，2006.

[3]CECS 279∶2010，強夯地基處理技術規程[S].