大厚度回填土強(qiáng)夯法地基處理實(shí)例分析

李道華

中機(jī)第一設(shè)計(jì)研究院有限公司 安徽 合肥 230000

隨著城市的發(fā)展，主城區(qū)的土地資源越來(lái)越少，城市往郊區(qū)或村鎮(zhèn)發(fā)展是必然趨勢(shì)。村鎮(zhèn)新建產(chǎn)業(yè)園區(qū)，土地整理作為招商引資項(xiàng)目土地取得的必要條件，村鎮(zhèn)土地山丘、農(nóng)耕地、池塘、舊宅基地等原始地形地貌在土地整理過(guò)程中往往僅進(jìn)行簡(jiǎn)單的挖填平衡，工程建設(shè)中，此類規(guī)模不等的大厚度回填土的工程問(wèn)題越來(lái)越突出。本文以浙江省東陽(yáng)市楊梅園新能源產(chǎn)業(yè)園區(qū)東陽(yáng)利維能新能源項(xiàng)目為實(shí)例，分析強(qiáng)夯法地基處理在大厚度回填土中的運(yùn)用。

1 場(chǎng)地原貌擬建建筑概況及交地地塊狀況

工程場(chǎng)地位于浙江省金華市東陽(yáng)市畫(huà)水鎮(zhèn)楊梅園村新能源產(chǎn)業(yè)園區(qū)，屬壟崗丘陵地貌。項(xiàng)目北側(cè)為產(chǎn)業(yè)園區(qū)新規(guī)劃的工業(yè)二路、南側(cè)為工業(yè)三路、西側(cè)為楊梅園中路，市政道路由產(chǎn)業(yè)園區(qū)總體規(guī)劃，正在建設(shè)中。市政配套道路的標(biāo)高變化較大，其中地塊南北側(cè)道路高差大于7m，原始地貌亦為南低北高、起伏較大。

圖1 楊梅園區(qū)土石方工程挖填方地塊高程

地塊內(nèi)項(xiàng)目建筑占地面積約56478.87㎡，建筑面積84680.66㎡，建筑物主要為1-1主廠房、1-2研發(fā)車間、1-3原材料立體庫(kù)、1-4成品立體庫(kù)等，根據(jù)項(xiàng)目報(bào)規(guī)總平面布置圖，主廠房長(zhǎng)度為330m、寬度為96m，南北向布設(shè)在整個(gè)項(xiàng)目地塊，且根據(jù)項(xiàng)目工藝生產(chǎn)線功能的要求，主廠房整體地面須為同一標(biāo)高，且地面放置的生產(chǎn)設(shè)備對(duì)承載力要求較高。

項(xiàng)目地塊由東陽(yáng)利維能新能源科技有限公司于2022年12月份通過(guò)出讓方式取得，根據(jù)交地標(biāo)準(zhǔn)，由產(chǎn)業(yè)園區(qū)指揮部組織對(duì)地塊場(chǎng)地進(jìn)行了土方挖填平衡，并于2023年4月份完成了場(chǎng)地的移交，交地時(shí)地塊的南側(cè)有大量新回填土，且厚度1m～7m不等，挖填平衡過(guò)程中未經(jīng)碾壓或夯實(shí)處理。

2 地基土工程性質(zhì)及建筑物地坪使用承載力指標(biāo)要求

根據(jù)擬建工程巖土工程勘察報(bào)告，場(chǎng)地上部土層為第四層素填土，粉質(zhì)黏土，下伏基巖為下白堊統(tǒng)朝川組粉砂巖，勘探點(diǎn)地面高程87.15～95.27m之間，相對(duì)高差約8.12m，場(chǎng)地地勢(shì)起伏較大，其中素填土為人工堆積，欠固結(jié)土、均勻性差，未作分層壓實(shí)處理，局部孔缺失，重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)修正擊數(shù)為0.9～8.9擊/10cm，厚度0.40m～7.60m，層頂高程87.15m～95.06m。

為了更好更直觀了解場(chǎng)地雜填土平面分布情況，由項(xiàng)目的地質(zhì)勘察實(shí)施單位根據(jù)勘察情況繪制場(chǎng)地回填土平面分布圖，設(shè)計(jì)要求地坪承載力特征值不小于110kPa。

3 強(qiáng)夯法地基處理方案分析與運(yùn)用

3.1 大厚度回填土地基處理技術(shù)方案的比選與確定

針對(duì)本項(xiàng)目主廠房建筑地坪承載力要求及回填土分布的實(shí)際情況，項(xiàng)目建設(shè)前，提出了擠密樁地基處理、換填分層碾壓夯實(shí)處理、增設(shè)整體結(jié)構(gòu)樓板、強(qiáng)夯等多種處理方案，后考慮工期、投資效益、實(shí)施效果、天氣環(huán)境、可實(shí)施性等多種因素綜合分析，最后確定了強(qiáng)夯法處理本項(xiàng)目的回填土地基。

3.2 強(qiáng)夯法處理場(chǎng)地回填土的技術(shù)要求

強(qiáng)夯法處理場(chǎng)地回填土，按照強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程[1]，由設(shè)計(jì)單位結(jié)合本項(xiàng)目地勘及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況明確場(chǎng)地回填土的主要技術(shù)要求：

（1）強(qiáng)夯處理深度應(yīng)不小于7.5m，處理后的地基承載力特征值不小于110kPa。

（2）強(qiáng)夯施工前，應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)有代表性的場(chǎng)地選取幾個(gè)試驗(yàn)區(qū)，進(jìn)行試夯或?qū)嶒?yàn)性施工，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)面積不宜小于20m×20m。

（3）夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試夯的夯擊次數(shù)和夯沉量關(guān)系曲線確定，并同時(shí)最后兩擊的平均夯沉量滿足下表1要求。

表1 強(qiáng)夯法最后兩擊平均夯沉量表

（4）夯擊遍數(shù)應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)確定，可采用點(diǎn)夯（不少于3遍，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)具體情況可適當(dāng)增加遍數(shù)），對(duì)于滲透性較差的細(xì)顆粒土，應(yīng)適當(dāng)增加夯擊遍數(shù)；最后以低能量（1000～2000KN·m）滿夯2遍，滿夯可采用輕錘或低落錘多次夯擊，錘印搭接。

（5）兩遍夯擊之間，應(yīng)有一定的時(shí)間間隔，間隔時(shí)間取決于土中超靜孔隙水的消散時(shí)間，當(dāng)缺少實(shí)測(cè)資料時(shí)，可根據(jù)地基土的滲透性確定，對(duì)于滲透性差的黏性土地基，間隔時(shí)間不應(yīng)少于（2～3）周，對(duì)于滲透性好的地基可連續(xù)夯擊。

（6）夯擊點(diǎn)位置可根據(jù)基礎(chǔ)底面形狀，采用等邊三角形、等腰三角形或正方形布置。第一遍夯擊點(diǎn)間距可取夯錘直徑的（2.5～3.5）倍，第二遍夯擊點(diǎn)應(yīng)位于第一遍夯擊點(diǎn)之間。以后各遍夯擊點(diǎn)間距可適當(dāng)減小。

（7）當(dāng)場(chǎng)地表層土軟弱或地下水位較高，宜采用人工降低地下水位或鋪填一定厚度的砂石材料的施工措施。施工前，宜將地下水位降至坑底面以下2m，施工時(shí)坑內(nèi)或場(chǎng)地積水應(yīng)及時(shí)排除。

（8）施工前，應(yīng)查明施工影響范圍內(nèi)地下構(gòu)筑物和地下管線位置，并采取必要的保護(hù)措施，夯實(shí)地基施工結(jié)束后，應(yīng)根據(jù)地基土的性質(zhì)及所采用的施工工藝，待土層休止期結(jié)束后，方可進(jìn)行基礎(chǔ)的施工。

3.3 試夯確定強(qiáng)夯的工藝參數(shù)

根據(jù)上強(qiáng)夯施工技術(shù)要求，正式強(qiáng)夯前，由現(xiàn)場(chǎng)參建各方代表共同選取了有代表性的實(shí)驗(yàn)區(qū)域，試驗(yàn)區(qū)域面積20m×20m，根據(jù)試夯的情況，結(jié)合試夯檢測(cè)結(jié)果，確定了本項(xiàng)目場(chǎng)地回填土強(qiáng)夯法施工的工藝參數(shù)如下表2。

表2 強(qiáng)夯法施工工藝技術(shù)參數(shù)

3.4 強(qiáng)夯法處理大厚度回填土應(yīng)注意事項(xiàng)

強(qiáng)夯施工在本項(xiàng)目已完成，施工中質(zhì)量和技術(shù)控制有以下須注意要點(diǎn)：

（1）施工前應(yīng)檢查夯錘重量和尺寸、落距控制方法、排水設(shè)施及被夯地基的土質(zhì)；

（2）施工中應(yīng)檢查夯錘落距、夯點(diǎn)位置、夯擊范圍、夯擊擊數(shù)、夯擊遍數(shù)、每擊夯沉量、最后兩擊的夯沉量、總夯沉量和夯點(diǎn)施工起止時(shí)間等；

（3）建構(gòu)筑物的基礎(chǔ)施工在強(qiáng)夯地基處理完成后，對(duì)較深回填土強(qiáng)夯處理后，地基基礎(chǔ)開(kāi)挖、樁基礎(chǔ)施工等對(duì)已強(qiáng)夯地基土?xí)斐善茐?，在基礎(chǔ)施工完畢回填過(guò)程中須嚴(yán)格分層回填和碾壓，以保證整體穩(wěn)定性和壓實(shí)度。

4 地基處理的效果

強(qiáng)夯法處理回填土地基效果由三部分構(gòu)成，分別為：回填土強(qiáng)夯后密實(shí)度效果、回填土強(qiáng)夯后承載力效果、回填土強(qiáng)夯處理經(jīng)濟(jì)效果。

4.1 回填土強(qiáng)夯后密實(shí)度效果

處理前，地勘報(bào)告顯示為欠固結(jié)松散土，均勻性差、局部孔隙缺失，強(qiáng)夯施工完成并休止期后，經(jīng)委托第三方檢測(cè)單位進(jìn)行環(huán)刀取樣分析土的壓實(shí)度，報(bào)告顯示壓實(shí)度系數(shù)指標(biāo)等達(dá)到≥0.95，固結(jié)沉降指標(biāo)也能滿足建筑地坪基礎(chǔ)驗(yàn)收要求[2]。

圖3 處理前后重型動(dòng)力觸探修正值變化曲線

4.2 回填土強(qiáng)夯后承載力效果

強(qiáng)夯完成后，由第三方資質(zhì)檢測(cè)單位對(duì)現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)夯區(qū)域抽點(diǎn)進(jìn)行了靜載荷試驗(yàn)，報(bào)告結(jié)果顯示地基承載力指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。

4.3 回填土強(qiáng)夯處理技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果分析

采用強(qiáng)夯地基處理工藝，能快速經(jīng)濟(jì)的滿足設(shè)計(jì)要求的承載力，但是由于施工工藝的影響，必須在樁基礎(chǔ)施工前進(jìn)行強(qiáng)夯，且強(qiáng)夯對(duì)土的含水率有技術(shù)性要求，含水率太大不利于強(qiáng)夯施工，所以對(duì)氣候的要求較高。結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍庀笮畔ⅲA(chǔ)施工階段處于多雨氣候，如果下雨將導(dǎo)致強(qiáng)夯工作中斷至少5天以上。采用其它施工工藝處理回填土有以下幾種形式供對(duì)比參考：

（1）擠密樁，不影響前期施工，可以在基礎(chǔ)施工完成后再施工。較多運(yùn)用有杉木樁、鋼筋水泥方樁、毛竹樁等幾種形式，具體情況如下。

1）杉木樁，采用Φ100*6000杉木含有豐富的杉脂，能很好地防止地下水和微生物對(duì)其腐蝕，所以具有較好的耐腐蝕和長(zhǎng)久的特性，無(wú)需額外對(duì)杉木樁進(jìn)行防腐處理，極大降低了成本。且施工方法在施工時(shí)的操作難度小。施工成本Φ100*6000市場(chǎng)價(jià)格120元左右，每平方使用5根，處理材料費(fèi)用在600元/㎡，成本較高。

2）鋼筋水泥方樁，按照型號(hào)200*200*6000/根，市場(chǎng)價(jià)150元/根，理論計(jì)算需要2根/㎡， 處理材料費(fèi)在300元/㎡。

3）毛竹樁，市場(chǎng)價(jià)30元/根，理論計(jì)算5根/㎡，處理材料費(fèi)用在150元/㎡，相對(duì)經(jīng)濟(jì)，但毛竹樁耐久性不如前兩種。

（2）粉噴樁加強(qiáng)地基,費(fèi)用較大，工期較長(zhǎng),不建議采用。

（3）結(jié)構(gòu)加強(qiáng)板，在正負(fù)零米部位做整層架空有梁樓板，滿足承載力要求且防潮、架空空間可以兼做工藝管道布設(shè)空間，由于柱間跨度大，費(fèi)用較高，經(jīng)充分論證放棄采用。

（4）換填，將原土方挖出晾曬或拌灰改良后分層回填壓實(shí)。該方案工期長(zhǎng)、費(fèi)用大且氣候影響較大，不建議采用。

經(jīng)綜合對(duì)比分析和充分論證，最終確定最經(jīng)濟(jì)的處理方式為強(qiáng)夯法處理本項(xiàng)目大厚度回填土的方案。

5 建筑物主體及地面沉降變形情況

目前該項(xiàng)目主體結(jié)構(gòu)工程已完成驗(yàn)收超三個(gè)月，根據(jù)建筑物的沉降觀測(cè)資料，主廠房基礎(chǔ)出正負(fù)零米變形測(cè)量最大值為6mm，主體結(jié)構(gòu)封頂后沉降變形最大值為8mm，建筑地面完成后沉降變形最大值為3mm，經(jīng)不同階段的變形觀測(cè)，沉降變形量滿足檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)[3]要求，為了更好地了解建筑物沉降隨時(shí)間變化的規(guī)律，現(xiàn)將建筑物沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)繪制沉降觀測(cè)時(shí)間-沉降量變化曲線下圖4。

圖4 沉降觀測(cè)時(shí)間-沉降量變化曲線

該項(xiàng)目廠房地面的基層、結(jié)構(gòu)層及面層均已完成施工，并部分地面安裝工藝設(shè)備已陸續(xù)就位，地面未出現(xiàn)裂紋或沉降變形現(xiàn)象，整體穩(wěn)定性較好。

6 結(jié)論

東陽(yáng)利維能新能源科技有限公司年產(chǎn)5GWH電芯項(xiàng)目，現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)分部工程已建設(shè)完成且主廠房建筑地面完成施工，強(qiáng)夯法處理大厚度回填土的地基處理方法得以成功運(yùn)用，加速了土體的固結(jié)，使回填土在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到承載力及壓實(shí)度等指標(biāo)要求，加快了項(xiàng)目建設(shè)推進(jìn)速度，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)且質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效果顯著，可為后期同類型工程回填土地基處理借鑒。