黃土地區(qū)深沖溝高填方地基強(qiáng)夯施工

王東杰

(山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)公司，山西太原 030009)

1 工程概況

山西神頭發(fā)電有限責(zé)任公司2×600 MW機(jī)組工程場平施工，場地占地面積70萬m2，地形屬于低山黃土丘陵地貌，由于沖蝕切割作用原地貌沿東西向深沖溝最為發(fā)育。同時(shí)黃土所具有的垂直節(jié)理特性，形成高沖直聳而直立的黃土沖溝陡壁，地形切割破裂，進(jìn)一步形成黃土塬、梁地貌類型，且地面高差極大，場地最高1 400 m，溝底最低處1 332 m，高差68 m。沖溝兩側(cè)溝壁陡立，溝底寬度4 m～8 m。

該場地地基處理后，地基的承載力要求為不小于250 kPa，壓實(shí)模量不小于12 MPa，回填土壓實(shí)系數(shù)不小于0.97。

2 施工方案

強(qiáng)夯法對于處理黃土的濕陷性及場地整體不均勻沉降是非常理想的方法，具有簡便、快捷、有效的特點(diǎn)。但直接采用強(qiáng)夯法在沖溝內(nèi)進(jìn)行施工具有局限性，如沖溝溝底寬度較窄不易施工，兩側(cè)陡壁土體因強(qiáng)夯震動(dòng)易產(chǎn)生塌方，溝壁區(qū)強(qiáng)夯與原土區(qū)的搭接不好等。針對以上問題，在強(qiáng)夯施工前對沖溝進(jìn)行前期的改造，采用削坡減荷、溝壁開挖臺(tái)階、沖溝原地面強(qiáng)夯處理及采用分層高能級強(qiáng)夯的方法對深沖溝高填方進(jìn)行加固處理等，能較好地解決以上問題，取得良好的加固效果。

3 施工工藝流程

參數(shù)設(shè)計(jì)→試夯→削坡減荷→溝壁臺(tái)階開挖→溝底清理平整→原土基強(qiáng)夯處理→填筑體回填及強(qiáng)夯處理→搭接處搭接強(qiáng)夯處理→檢測驗(yàn)收。

4 施工方法

4.1 試夯

通過試夯，以驗(yàn)證所采用工藝加固處理的可行性，確定回填厚度、最佳夯擊數(shù)、最佳夯擊能、最后兩擊夯沉量、地面變形量等，用于指導(dǎo)大面積施工。

1)回填厚度的確定:回填厚度應(yīng)根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，與夯擊能綜合起來考慮。

2)夯擊數(shù)的確定:夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試夯進(jìn)行確定，且應(yīng)同時(shí)滿足下列條件:

a.最后兩擊平均夯沉量不大于以下數(shù)值:當(dāng)單擊夯擊能小于4 000 kN·m時(shí)為50 mm;當(dāng)單擊夯擊能為4 000 kN·m～6 000 kN·m時(shí)為100 mm;當(dāng)單擊夯擊能大于6 000 kN·m時(shí)為200 mm;

b.夯坑周圍地面不應(yīng)發(fā)生過大的隆起。

3)夯擊能的確定:在試夯過程中，應(yīng)設(shè)專人測量每次夯擊沉降標(biāo)點(diǎn)的位移量，繪制夯擊數(shù)—地表位移曲線，通過地表夯沉量的監(jiān)測和夯間地表變形觀測，掌握地表的沉降、隆起程度，確定飽和夯擊數(shù)和最佳夯擊能，為大面積施工提供依據(jù)。

4.2 削坡減荷挖臺(tái)階施工

沖溝溝壁由于水流重力沖切形成陡坡，由溝底至坡頂黃土覆蓋厚度逐漸加大。如直接回填進(jìn)行強(qiáng)夯處理，兩側(cè)溝壁因黃土覆蓋逐漸加大，強(qiáng)夯需處理上層厚度逐漸加大，容易造成處理效果的不均勻，處理深度也達(dá)不到要求。同時(shí)深溝兩側(cè)坡壁強(qiáng)夯區(qū)與原地面不易搭接，原地面密實(shí)度不夠，存在濕陷性，比較松散，造成交接處應(yīng)力突變。因此，施工前首先對沖溝兩側(cè)溝壁進(jìn)行削坡減荷處理。

施工方法:

1)用挖掘機(jī)將溝壁兩側(cè)覆土自上而下逐階開挖成倒臺(tái)階形狀，臺(tái)階寬度不應(yīng)小于6 m，臺(tái)階高度及臺(tái)階上覆土厚度不大于8 m，以便進(jìn)行強(qiáng)夯加固處理。溝壁兩側(cè)坡度較陡時(shí)，臺(tái)階寬度可以適當(dāng)減少，臺(tái)階原地面強(qiáng)夯可隨填筑體強(qiáng)夯同時(shí)進(jìn)行施工。

2)深溝縱向方向同時(shí)也進(jìn)行削坡減荷，并沿縱向方向進(jìn)行施工便道的修筑。

3)上部開挖臺(tái)階的余土可以回填至溝底，溝底回填厚度及濕陷性黃土覆蓋厚度不大于8 m。同時(shí)溝底回填后回填工作面面積隨著高度的增加而加大，便于強(qiáng)夯機(jī)械施工作業(yè)。

4.3 深沖溝原地面強(qiáng)夯處理

1)原土基清理。

原土基清理主要包括表層淤泥、樹木、有機(jī)物等以及濕陷性土層厚度超出強(qiáng)夯加固處理深度后的部分，同時(shí)對原地表有泉眼、地下徑流出露的地點(diǎn)設(shè)置盲溝，將地下水引出回填場地外。

2)原土基強(qiáng)夯處理。

根據(jù)濕陷性深度選擇合理的強(qiáng)夯能級及參數(shù)(見表1)。

表1 強(qiáng)夯參數(shù)表

溝底強(qiáng)夯能級選用3 000 kN·m～8 000 kN·m，主夯點(diǎn)按等邊三角形布置，滿夯每點(diǎn)夯擊數(shù)為3擊～5擊，錘印搭接1/4。

4.4 沖溝高填方填筑體處理

4.4.1 沖溝高填方土石方回填

1)回填前期可采用兩側(cè)削坡減荷的土方，后期采用挖方區(qū)土料。

2)回填采用分層堆填的方法，嚴(yán)禁進(jìn)行拋填施工，以避免造成大粒徑填料集中。

3)分層填筑的厚度為2 m左右，由于回填地基采取強(qiáng)夯加固，故分層填筑的填土層可用推土機(jī)簡單推平碾壓，滿足機(jī)械正常行走要求即可。

4)為取得最佳夯實(shí)效果，回填土含水量的控制，宜小于最優(yōu)含水量2%～4%?；靥钔恋暮啃∮?0%時(shí)需采取灑水增濕措施。

4.4.2 沖溝填筑體強(qiáng)夯處理

1)沖溝高填方強(qiáng)夯分層厚度的確定。

以強(qiáng)夯的有效加固深度及設(shè)計(jì)要求的夯后地基承載力特征值為主要依據(jù)來確定回填厚度?？紤]到高填方地基的整體性和穩(wěn)定性，上層夯點(diǎn)的有效加固區(qū)域要延伸進(jìn)下層一定深度，以形成有效的夯點(diǎn)位置加固區(qū)域在層與層之間的嵌固和咬合。分層厚度以7 m一層為宜。

2)高填方強(qiáng)夯施工工藝。

采用分層回填、分層強(qiáng)夯的施工方法，填筑體回填強(qiáng)夯按照由下而上的原則分層進(jìn)行施工。分層厚度為7 m左右，虛填厚度應(yīng)為8 m，施工中結(jié)合填料性質(zhì)及各能級強(qiáng)夯的加固深度確定強(qiáng)夯能級，選用6 000 kN·m左右的強(qiáng)夯能級。主夯點(diǎn)按等邊三角形布置，主夯點(diǎn)間距為6 m，主夯點(diǎn)夯擊數(shù)不小于12擊，最后兩擊平均夯沉量不大于10 cm。

滿夯采用2 000 kN·m夯擊能，每點(diǎn)夯擊數(shù)為3擊～5擊，錘印搭接1/4。

4.5 強(qiáng)夯與碾壓區(qū)域的搭接處理

深沖溝高填方邊坡強(qiáng)夯施工時(shí)，由于強(qiáng)夯工藝的局限性，總存在夯擊不到的區(qū)域和強(qiáng)夯振松的區(qū)域，因而需要采用分層碾壓與強(qiáng)夯相結(jié)合的施工方法，最后形成合格密實(shí)的邊坡。

1)邊坡分層強(qiáng)夯完畢后，將邊坡區(qū)域外側(cè)虛土層開挖，挖至強(qiáng)夯加固土層內(nèi)后，按外側(cè)碾壓分層厚度挖臺(tái)階，臺(tái)階高寬比為1∶2，并對外側(cè)區(qū)域進(jìn)行分層碾壓施工，與強(qiáng)夯密實(shí)體進(jìn)行搭接。

2)考慮碾壓機(jī)械的影響深度，碾壓邊坡的分層填筑厚度不大于40 cm。逐層碾壓至強(qiáng)夯標(biāo)高后，碾壓區(qū)與強(qiáng)夯區(qū)域交接處進(jìn)行搭接強(qiáng)夯施工，強(qiáng)夯布點(diǎn)形式為交接處兩側(cè)各布置一排夯點(diǎn)。搭接強(qiáng)夯將碾壓區(qū)與強(qiáng)夯區(qū)進(jìn)行有效銜接，使之得到有效加固并使兩個(gè)區(qū)域連為一體。

3)碾壓邊坡加寬部分的刷坡，可在每填高至1.5 m左右時(shí)，采用挖掘機(jī)進(jìn)行初步刷坡，清除加寬的余土。自下而上，依次進(jìn)行。

5 質(zhì)量控制

5.1 質(zhì)量控制點(diǎn)

5.1.1 土石方工程質(zhì)量控制點(diǎn)

1)沖溝溝底及兩側(cè)臺(tái)階開挖后原地面基巖上部覆蓋濕陷性黃土厚度不大于設(shè)計(jì)要求。

2)填筑體回填厚度及回填標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求。

5.1.2 強(qiáng)夯處理工程質(zhì)量控制點(diǎn)

1)錘重及落距控制。

2)錘擊數(shù)、最后兩擊貫入度的控制。

3)夯點(diǎn)位置及夯錘就位控制。

5.2 質(zhì)量控制措施

5.2.1 土石方工程質(zhì)量控制措施

1)現(xiàn)場的控制樁要樹立明顯標(biāo)志，加以保護(hù)，并定期進(jìn)行復(fù)核檢查，確?？刂茦毒葷M足要求。

2)土方回填前應(yīng)清理基底的垃圾、樹根等雜物，抽除坑穴中的積水、淤泥。

3)沖溝兩側(cè)溝壁臺(tái)階開挖應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際地形，確定開挖范圍和開挖標(biāo)高。

4)對于填筑體的回填進(jìn)行實(shí)時(shí)測量跟蹤，確?；靥詈穸取⒒靥顦?biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5.2.2 強(qiáng)夯質(zhì)量控制措施

1)測放的夯點(diǎn)位置，應(yīng)用明顯的標(biāo)志標(biāo)出夯位中心點(diǎn)，并用白灰粉撒出夯位輪廓線。

2)落距確定后，鎖定控制落距鋼絲繩，并在龍門架上標(biāo)出落距標(biāo)志。

3)夯錘氣孔保持暢通，如遇堵塞，應(yīng)隨時(shí)將塞土清除。

4)如施工中發(fā)現(xiàn)錘偏離坑中心，應(yīng)立即調(diào)整對中，夯擊后如發(fā)現(xiàn)坑底歪斜較大，需及時(shí)用填料將坑底墊平后，方可繼續(xù)夯擊。

5)認(rèn)真做好施工記錄，并掌握好停錘標(biāo)準(zhǔn)。

6)密切注意異常現(xiàn)象，對夯沉量異常、夯錘反彈、地表隆起要加強(qiáng)監(jiān)測，如實(shí)記錄，并及時(shí)報(bào)告研究解決辦法。

5.3 沉降變形觀測

在填筑體施工中期及后期，按照沉降變形觀測要求，設(shè)置沉降觀測點(diǎn)，并定期進(jìn)行沉降觀測，以評價(jià)填筑體的穩(wěn)定、抗滑性。

6 結(jié)語

深沖溝兩側(cè)溝壁因?yàn)槭孪冗M(jìn)行削坡減荷和挖臺(tái)階施工，沒有因強(qiáng)夯施工震動(dòng)而產(chǎn)生塌方、垮塌，安全隱患得到處理，強(qiáng)夯安全施工環(huán)境得以改善。對于深沖溝高填方形成的邊坡，由于采用強(qiáng)夯與碾壓區(qū)的搭接強(qiáng)夯處理，邊坡的整體穩(wěn)定性也大大提高。

隨著我國城市化、現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的繼續(xù)，建筑用地日趨緊張，人工建造地基已成為解決建筑用地的重要途徑。而我國北方尤其是華北地區(qū)存在著大量沖溝發(fā)育強(qiáng)烈的黃土丘陵地帶。該工程的成功，為在該類地區(qū)進(jìn)行高填方強(qiáng)夯施工提供了一個(gè)很好的應(yīng)用實(shí)例。

［1］GB 50202-2002，地基與基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［2］GBJ 79-2002，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］GB 50026-93，工程測量規(guī)范［S］.

［5］CECS∶279-2010，強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程［S］.

［6］趙建軍.分層強(qiáng)夯處理法在機(jī)場超高填石方中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2012，38(3):69-70.