高能級強夯在大亞灣石化區擴容工程中的應用

趙 永 祥

(中交第一公路工程局有限公司，北京 100024)

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高能級強夯在大亞灣石化區擴容工程中的應用

趙 永 祥

(中交第一公路工程局有限公司，北京 100024)

結合惠州煉化項目二期工程地質條件，試驗研究了高能級強夯的可行性，并闡述了強夯設計方法，對夯后地基土進行了檢測評價，指出高能級強夯法加固處理填海場地地基效果顯著、技術可行、經濟合理。

高能級強夯，填海地基，加固深度，質量檢驗

0 引言

土體有效加固深度既是反映地基處理效果的重要參數，又是選擇地基處理方案的重要依據。當有效加固深度大于10 m時，常規的強夯方法及設備難以滿足要求，故需發展應用高能級強夯(high energy level dynamic compaction)方法與設備。與常規強夯法相比，高能級強夯的有效加固深度可達10 m～20 m，可加固處理大厚度非飽和土、大面積重堆載場地、大中型油庫、塔基、大型筏板地基、高堤壩、大厚度濕陷性黃土和新填土等，可進一步提高地基土強度和均勻性，降低壓縮性，消除濕陷性，改善其抵抗振(震)動液化的能力等，使強夯法的經濟高效性得以更加充分地施展。

1 工程概述

該工程為惠州煉化項目二期工程，地處廣東省惠州市大亞灣經濟技術開發區中北部，由中海石油煉化有限公司投資建設。

該工程場地為開山填海形成，場地回填土的回填時間在兩年以內，曾進行了低能級強夯處理，主要目的是滿足硬化地面要求，處理后的地基承載力特征值大致為80 kPa，其承載力及變形遠不能滿足上部結構要求。通過對一些方案的比較后，決定采用高能級強夯做進一步的處理。

2 工程地質條件

根據地質勘察資料，場地地層分布情況如下：

①層素填土：填料來源主要為開山殘(坡)積土及風化石塊，厚度4.0 m～9.8 m，場區內分布普遍。

②1層粉細砂：砂粒成分主要為石英、長石，厚度0.0 m～7.3 m，局部分布。

②2層中粗砂、礫砂：砂粒成分主要為石英、長石，中密，飽和，厚度0.0 m～5.6 m，局部分布。

②3層卵礫石：中密，飽和，厚度0.0 m～9.3 m，場區內分布較為普遍。

③1層粉質粘土：土質細膩、均勻，無搖振反應，有光澤，干強度及韌性高，軟塑可塑，厚度0.0 m～7.9 m，主要分布在場區東北部。

③2層粘性土混砂：干強度中等，韌性中等，無搖振反應，可塑，厚度0.0 m～11.5 m，主要分布在場區西南部。

④層及以下為基巖，基巖頂面埋深變化較大。

3 可行性試驗研究

3.1 強夯分區

根據工程場地回填情況及上部結構對地基的要求，提出強夯處理后儲油罐區地基承載力特征值fak≥260 kPa，壓縮模量E0≥15 MPa；其他區域(包括泵區、投光燈及攝像機塔基)地基承載力特征值fak≥220 kPa，壓縮模量E0≥15 MPa。因此對儲油罐區采用12 000 kN·m能級強夯施工，其他區域采用8 000 kN·m能級強夯施工。強夯方案施工前先進行試夯，分別為12 000 kN·m能級試驗區(1號試夯區)、8 000 kN·m能級試驗區(2號試夯區)。試夯區選擇在場地最具有代表性的位置處。

3.2 布點方式及夯擊數

1)12 000 kN·m能級試驗區。試驗區尺寸為27 m×27 m，試夯分五遍進行，點夯三遍，滿夯兩遍。第一、第二遍點夯的單擊夯擊能均為12 000 kN·m，夯點間距9 m×9 m，正方形布置，第一遍夯點位于正方形的四個角點，第二遍夯點位于正方形中心。每遍夯擊次數以最末兩級平均夯沉量不大于20 cm控制；第三遍點夯的單擊夯擊能為8 000 kN·m，第三遍夯點位于第一、二遍夯點之間，夯擊次數以最末兩擊的平均夯沉量不大于15 cm控制；第四遍、第五遍滿夯，能級為2 000 kN·m，每遍每點2擊，夯印搭接1/4。

2)8 000 kN·m能級試驗區。試驗區尺寸為24 m×24 m，試夯分五遍進行，點夯三遍，滿夯兩遍。第一、第二遍點夯的單擊夯擊能均為8 000 kN·m，夯點間距9 m×9 m，正方形布置，第一遍夯點位于正方形的四個角點，第二遍夯點位于正方形中心。每遍夯擊次數以最末兩擊平均夯沉量不大于15 cm控制；第三遍的單擊夯擊能為4 000 kN·m，第三遍夯點位于第一、二遍夯點之間，夯擊次數以最末兩擊的平均夯沉量不大于5 cm控制；第四遍、第五遍滿夯，能級為2 000 kN·m，每遍每點2擊，夯印搭接1/4。

3.3 試夯區的質量檢驗

1)靜載荷試驗。圖1是兩個試夯區載荷試驗的P—s曲線，由圖1可見，曲線比較圓滑，在加荷至地基承載力特征值的2倍，即520 kPa(8 000 kN·m試夯區為440 kPa)時，未達到破壞狀態。根據規范之取值規定可以得出，12 000 kN·m試驗區經強夯處理后，地基承載力特征值不小于260 kPa，變形模量為25.12 MPa～28.21 MPa；8 000 kN·m試驗區經強夯處理后，地基承載力特征值不小于220 kPa，變形模量為17.83 MPa～20.56 MPa。

2)瑞雷波試驗。根據試驗所得數據可做出面波頻散曲線，將同一剖面上不同面波檢測點的頻散曲線在距離和深度方向連接起來，可繪制出面波地質映像剖面圖如圖2，圖3所示。

由圖2，圖3中可以看出，本場地的有效加固深度在11 m～13 m左右，面波層速度在深度軸和水平軸兩個方向有不同的變化趨勢：

1)在垂直方向上，面波層速度大體分布為高—低—高走勢，中間夾雜局部的軟弱層，表層視速度在240 m/s～260 m/s之間，隨著深度增加，視速度先逐漸減小，然后再增大，與夯前曲線相比，視速度明顯提高，反映出強夯效果在垂直方向上較為良好。

2)在水平方向上，面波層速度大體可分為兩種趨勢。

一種為淺部的不均勻性。引起這種不均勻性原因除強夯效果不同外，還與填料不均勻、場地的不同地質條件有較大的相關性。

一種為深部的不均勻性，此類不均勻性主要與測區原始地形和填土的填料有關，原始地形越高，填料越堅硬密實，深部波速越高，反之，原始地形越低，填料越松散，深部波速越低。

總之，在測區中，無論垂直方向還是水平方向都存在不均勻性，這在強夯加固中不可避免，主要是由于填料性質、顆粒大小、級配、含水量、填土厚度以及天然地基土性質影響，故存在場地加固效果不均勻性引起不均勻沉降問題，因此建議根據建筑物重要性以及建筑物對沉降敏感性加強沉降觀測。

3)重型動力觸探試驗。為評價地基土的承載力和變形參數，檢測地基處理效果，在試驗區內分別進行夯前、夯后重型動力觸探試驗。

圖4為兩個試驗區強夯前后重型動力觸探試驗擊數曲線對比。

根據廣東省建筑地基基礎設計規范和其他相關現行規范，通過查表法確定各層土承載力特征值及變形模量，具體數值見表1。

通過各種檢測手段的試驗結果來看，夯后場地上部土層強度因土質、碎塊石含量及夯點、夯間差別，在水平及垂直方向上存在差異；強夯后本場地的第①層素填土和第②層的加固效果較好，夯后承載力特征值和壓縮(變形)模量均比強夯前有較大提高，第③層加固效果不明顯。綜合各種檢測及監測數據的分析，本次試夯區的強夯有效加固深度為11 m～13 m，達到設計要求。

表1 地基土承載力特征值fak及變形模量E0

地層夯前夯后承載力特征值/kPa變形模量MPa承載力特征值/kPa變形模量MPa1號試夯區第①層素填土——28025.12～28.21第②3層卵礫石26417.551032第③1層粉質粘土15014200202號試夯區第①層素填土<200—260—第②2層中粗砂37021.840023.0第③2層粘性土混砂26226.626626.8

4 強夯設計

大面積施工以試驗性施工確定的施工工藝為依據，并根據試夯情況對收錘標準進行調整，調整后施工參數見表2。

表2 強夯施工參數表

場地回填土質量較差，需以碎石夯填料適時回填夯坑，以保證夯錘能夠順利掛鉤和起錘，同時以適當夯填料來保證強夯加固地基效果，達到預期的承載力要求。

5 效果檢測及分析

本工程對夯后地基土進行了檢測評價，選用了靜載荷試驗、瑞雷波試驗、動力觸探試驗等檢測手段，對地基土的加固效果進行了綜合評價。綜合各種方法的檢測結果，夯后地基的承載力特征值及變形模量均大于設計值，達到了設計要求。

6 結語

目前，在國內外地少人多的情況下，為解決用地時的矛盾而進行的大規模填海造地大都采用炸山填海的方法，由此堆積起來的場地不僅非常疏松，而且極不均勻，不做處理就無法作為建設場地。本文利用高能級強夯加固處理填海場地有效加固深度達到13 m，使其地基強度、變形及均勻性都能滿足工程建設的要求。通過地基處理檢測試驗表明：高能級強夯法加固處理填海場地地基效果顯著，技術可行，經濟合理，設備簡單，施工快捷，為今后沿海地區炸石填海地基的處理提供了行之有效的方法。

[1] 王鐵宏.全國重大工程項目地基處理工程實錄[M].北京：中國建筑工業出版社，1998.

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[4] 吳福良,耿光旭,仲偉周.瑞雷波在地基強夯檢測中的應用[J].西安交通大學學報，2003,37(4):432-434.

On application of high-energy dynamic compaction in expansion project of Dayawan Petroleum Chemistry Areas

Zhao Yongxiang

(No.1EngineeringRoadEngineeringBureauCo.,Ltd,CCCC,Beijing100024,China)

Combining with the geological conditions for the second phase project of Huizhou Refining and Chemical Program, the paper tests the feasibility of the high-energy dynamic compaction, illustrates its dynamic compaction design methods, undertakes the monitoring and evaluation of the foundation soil after the compaction, and points out the method can consolidate the foundation at the reclamation sites with obvious effect, feasible technique, and reasonable money-saving.

high-energy dynamic compaction, reclamation foundation, consolidation depth, quality inspection

1009-6825(2017)09-0062-03

2017-01-16

趙永祥(1983- )，男，碩士，工程師，注冊巖土工程師

TU472.31

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