大連市西中島起步區3號排洪渠地基處理分析

王廣森

(大連市水利規劃設計院， 遼寧 大連 116021)

大連市西中島起步區3號排洪渠地基處理分析

王廣森

(大連市水利規劃設計院， 遼寧 大連 116021)

大連市西中島起步區3號排洪渠主渠0+150～0+917.71段，承載力低，工程特性指標差，采用強夯置換法對渠道左、右兩側素填土和沖填土地基進行加固處理；主渠2+375.32～2+934.96段，堤身抗滑穩定不滿足規范要求，采用強夯法對渠道和左、右岸堤身地基進行加固處理。分段采取不同地基處理方法對類似工程可提供一些借鑒。

排洪渠； 地基處理； 分析

1 工程概況

西中島全面開發建設為石油化工區，對全島周邊進行填海造地作為石化項目用地。由于進行填海造地，島上原有自然河、溝等泄水通道已被封堵，無法利用。山洪及石化項目用地排水，須通過重新規劃的防洪體系排入大海。

3號排洪渠為新建排洪體系的重要組成部分，位于長興島臨港工業區西中島北部區域，總長度6.92km，主渠長2.94km。3號排洪渠工程的主要任務是為了解決工程所在區域的排洪、沿途市政雨水排放問題，為區域經濟快速發展提供重要保障。

2 工程布置及工程地質

3號排洪渠主渠設計有蓄水功能，主渠全渠段需進行防滲處理。主渠巖基段采用在素混凝土護坡及鋼筋混凝土護底下鋪設防滲土工膜的處理措施進行防滲。

場地位于葫蘆山灣南岸、西中島北側。主渠地面高程-1.60～53.37m，自入海口位置處起始前1km渠段，位于西中島北部填海造地項目區，原地貌類型為水下淺灘；主渠其余渠段位于開山區，原地貌類型為剝蝕低丘。

根據地勘資料，3號排洪渠主渠0+150～0+917.71段地基表層土主要為①1-2層沖填土(粉細砂)。該層土主要由粉土、粉細砂組成，局部混軟—流塑黏性土，呈黃褐色、灰色，松散，稍濕—飽和狀態。土層厚4.30～8.20m，平均層厚6.09m，層頂高程4.38～8.65m，平均層頂高程6.22m。欠固結，中等透水，壓縮性較高，承載力低，工程特性指標差。

主渠樁號2+375.32～2+934.96段，總長度559.64m。地基為素填土和①2粉砂層，天然狀態下水下內摩擦角φ=26°，經計算天然狀態下堤身抗滑穩定不滿足規范要求，采用強夯法對渠道和左、右岸堤身地基進行加固處理。渠道處理寬度16m，左、右岸堤身每側處理寬度23m。

3 地基處理

3.1 排洪渠主渠0+150～0+917.71段地基強夯置換處理

根據堤身穩定要求，并防止日后渠道兩側規劃項目施工建設進行地基處理影響渠道堤防的穩定性，確定主渠0+150～0+917.71段渠道每側處理寬度為21m，其中設計堤肩迎水側處理寬度9m，背水側處理寬度12m，處理深度從規劃地面高程至沖填土層底。

3.1.1 方案比較

設計選擇換填法和強夯置換法兩個方案進行比較。

方案一：換填法。將堤身范圍內沖填土挖除換填為開山料，并分層壓實。此方案優點是施工方法簡單，可靠性好；缺點是換填基坑開挖深度較大，因地下水位較高，需要進行降水，同時，開山料工程量較大，棄土多，施工工期長。經估算，換填法造價為1717萬元。

方案二：強夯置換法。在夯坑內回填開山料利用夯錘夯擊，在堤身地基內形成置換墩。此方案加固效果顯著、施工期短、開山料用量相對較少，但采用該方法必須先通過現場試驗確定其處理效果。經估算，方案二強夯置換法投資為232.50萬元。

綜上所述，兩種地基處理方案均可滿足工程設計要求，但強夯置換法施工速度較快，投資較少，尤其是其對開山料需求量較少，在西中島缺少填海造地回填料的情況下，優勢更為明顯。該工程采用強夯置換法進行地基處理。

3.1.2 強夯置換設計

強夯置換法處理樁號范圍0+150～0+917.71，總長767.71m。渠道每側處理寬度為21m，其中設計堤肩迎水側處理寬度9m、背水側處理寬度12m，強夯置換墩穿透①1-2沖填土層達到其下臥層①2粉砂層或③1-3中風化石英砂巖層，層頂高程-2.00m。要求強夯置換處理后的地基承載力特征值不小于150kPa。

首先將原地表整平到第一批起夯地面線高程，即規劃地面高程4.50m，進行第一批夯點施工；待第一批夯點施工完成后，開挖到第二批起夯地面線高程2.50m，進行第二批夯點施工。第一批起夯點置換墩深度6.50m，初步估算單擊夯擊能為4000kN·m，第二批起夯點置換墩深度4.50m，初步估算單擊夯擊能為2000kN·m，實際采用單擊夯擊能根據現場試驗確定。強夯置換宜采用底面為圓形鑄鋼錘，錘底靜接地壓力宜為80～200kPa。墩體材料采用級配良好的開山碎石料，填料應質地堅硬，粒徑大于300mm的顆粒含量不宜超過全重的30%。

墩位布置及墩間距：墩位采用正方形布置，墩間距為3m，以點夯3遍完成，設計第一遍點夯按6m×6m正方形布置，第二遍點夯插入第一遍正方形中心，第三遍點夯插入兩遍夯點間，最終形成3m×3m正方形網格(見圖1)。夯點的夯擊次數應通過現場試夯確定，且應同時滿足下列條件：達到設計墩長；累計夯沉量為設計墩長的1.5～2倍；最后兩擊平均夯沉量單擊夯擊能2000kN·m時不大于50mm，單擊夯擊能4000kN·m時不大于100mm。按由內向外，隔行跳打原則完成全部夯點施工。強夯置換施工完成后，推平場地，采用低能量(1000KN·m)滿夯1遍，夯錘直徑2.20～2.50m，夯印搭接1/4錘徑，將地表層松土夯實。

強夯置換施工前，應先選擇有代表性的場地進行試夯或試驗性施工，確定其適用性和處理效果，并進一步確定工程采用的單擊夯擊能及夯點的夯擊次數等施工參數。強夯置換應按《建筑地基處理技術規范》(JGJ 79—2012)要求，進行施工和質量檢驗，要求強夯置換處理后的地基承載力特征值不小于150kPa。按建筑物設計尺寸進行開挖、回填，需要回填的部位采用開山料進行回填并分層碾壓，壓實后相對密度不得小于0.65。各渠段強夯置換處理參數見下表。

圖1 主渠0+150～0+917.71段地基強夯置換強夯置換處理參數統計表

樁 號長度/m置換墩底高程/m處理寬度/m第一批起夯點第二批起夯點迎水側背水側小計起夯地面高程/m夯點列數面積/m2起夯地面高程/m夯點列數面積/m20+150～0+917.71767.71-2.00912214.502×6230312.502×29213

3.2 排洪渠主渠2+375.32～2+934.96段地基強夯處理

主渠樁號2+375.32～2+934.96段地基為素填土和①2粉砂層，天然狀態下水下內摩擦角φ=26°，經計算天然狀態下堤身抗滑穩定不滿足規范要求，該次采用強夯法對渠道和左、右岸堤身地基進行加固處理。渠道處理寬度16m，左、右岸堤身每側處理寬度23m。主渠強夯處理樁號為2+375.32～2+934.96，總長度559.64m。左右強夯處理方法：首先將原地面開挖整平至設計起夯高程，根據所需處理的有效加固深度，采用相應單擊夯擊能對地基進行強夯處理，點夯2遍，單擊夯擊能分別為4000kN·m和1000kN·m。單擊夯擊能為4000kN·m時，第一遍點夯間距為8m；單擊夯擊能為1000kN·m時，第一遍點夯間距為5m。第二遍夯擊點位于第一遍夯擊點之間。點夯每遍的夯擊次數施工時根據現場試夯確定。最后再用單擊夯擊能1000kN·m滿夯1遍。強夯施工前應在現場選擇有代表性場地進行試夯，試驗區面積不小于20m×20m。地基強夯處理完畢后，要求地基承載力不小于150kPa，地基密實度達到中密以上，處理后地基水下內摩擦角φ≥27.6°。強夯處理后，按地基沉降高程，對建筑物設計尺寸進行開挖、回填，需要回填的部位采用開山料進行回填并分層碾壓，壓實后相對密度不得小于0.65。地基強夯見圖2。

4 強夯置換施工現場試驗方案

4.1 試驗目的

根據《建筑地基處理技術規范》(JGJ 79—2002)，強夯置換法，在設計前必須通過現場試驗確定其適用性和處理效果。

圖2 主渠2+375.32～2+934.96段地基強夯

根據地勘資料，選取有代表性場地進行試驗性施工，以確定最佳加固方案，指導大面積施工，試驗區面積24m×25m，試驗場地初選在樁號0+400附近。

4.2 單點夯擊試驗

置換深度為6.5m時，初選 3000kN·m和4000kN·m兩種夯擊能；置換深度為4.5m時，初選1000kN·m和2000kN·m兩種夯擊能，各選取4個夯點進行單點夯擊試驗。錘底接地壓力宜為100～200kPa。停夯標準按最后兩擊平均夯沉量分別不大于50mm(單擊夯沉量≤4000kN·m)和100mm(單擊夯沉量4000kN·m)控制。逐擊記錄夯沉量，當夯坑過深而起錘困難時停夯，用開山料回填夯坑，記錄填料數量，如此重復直至滿足規定的停夯標準。

根據試夯數據，做出不同夯擊能情況下的夯擊次數與夯沉量關系曲線，結合場地隆起和石料向周邊擠出情況，選定置換深度為6.5m和4.5m時采用的單擊夯擊能、最佳夯擊次數、停夯控制標準(累計夯沉量和最后兩擊平均夯沉量)和填料次數。

4.3 群夯試驗

根據單點夯擊試驗確定的單擊夯擊能、最佳夯擊次數、停夯控制標準(累計夯沉量和最后兩擊平均夯沉量)和填料次數進行群點夯擊試驗。墩位采用正方形布置，點夯3遍，滿夯1遍。第一遍點夯按6m×6m正方形布置，第二遍點夯插入第一遍正方形中心，第三遍點夯插入兩遍夯點間，最終形成3m×3m正方形網格。點夯完成后，采用低能量(1000kN·m)滿夯1遍，夯錘直徑2.20～2.50m，夯印搭接1/4錘徑，滿夯擊數不低于3擊，將地表層松土夯實。

4.4 試夯效果檢測

采用現場載荷試驗分別檢測試夯前后的地基承載力和變形模量，并進行對比，檢驗強夯置換效果，并采用重型動力觸探檢測置換墩著底情況及承載力與密度隨深度變化情況。

根據現場試驗結果，對設計參數加以適當調整，指導大面積強夯置換施工作業。

5 結 語

3號排洪渠工程位于西中島北岸區域起步區，場地內大部分為開山區和沖填區，地質條件良好，開山區基巖地基承載力較高，沖填區土料主要為粉土、粉砂，地基承載力相對較低，通過采取相應的強夯置換和強夯地基處理措施可滿足建設要求，發揮排洪渠功能，為類似工程地基處理提供借鑒。

[1] JGJ 79—2012建筑地基處理技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2013.

[2] GB 50286—2013堤防工程設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2013.

[3] DL 5077—1997水工建筑物荷載設計規范[S].北京：中國電力出版社，1998.

[4] 祁孝珍.強夯技術處理粉細砂地基的研究與實踐[J].水利建設與管理，2008(5)：18-19.

[5] 郭進國.壩基強夯工程施工及其監理控制探討[J].中國水能及電氣化，2014(12)：12-14.

Analysis on the foundation treatment of No.3 flood discharge canal in Dalian Xizhong Island starting area

WANG Guangsen

(DalianWaterConservancyPlanningandDesignInstitute,Dalian116021,China)

Section 0+150～0+917.71 of main canal of No.3 flood discharge canal in Dalian Xizhong Island starting area is characterized by low bearing capacity and poor engineering property index. Dynamic compaction replacement method is applied for reinforcement treatment on plain fill and dredger fill foundations on the left side and right side of the canal. The skid resistance stability of the dyke body does not meet requirements in the specification in main canal section 2+375.32～2+934.96. Dynamic compaction replacement method is applied for reinforcement treatment on the dyke body foundations in the canal as well as the left and right banks. Different foundation treatment methods are applied in different sections can provide some references for similar projects.

flood discharge canal; foundation treatment; analysis

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2017.02.006

TV223

B

1005-4774(2017)02- 0018- 04