高能级强夯在大亚湾石化区扩容工程中的应用

赵 永 祥

(中交第一公路工程局有限公司，北京 100024)



高能级强夯在大亚湾石化区扩容工程中的应用

赵 永 祥

(中交第一公路工程局有限公司，北京 100024)

结合惠州炼化项目二期工程地质条件，试验研究了高能级强夯的可行性，并阐述了强夯设计方法，对夯后地基土进行了检测评价，指出高能级强夯法加固处理填海场地地基效果显著、技术可行、经济合理。

高能级强夯，填海地基，加固深度，质量检验

0 引言

土体有效加固深度既是反映地基处理效果的重要参数，又是选择地基处理方案的重要依据。当有效加固深度大于10 m时，常规的强夯方法及设备难以满足要求，故需发展应用高能级强夯(high energy level dynamic compaction)方法与设备。与常规强夯法相比，高能级强夯的有效加固深度可达10 m～20 m，可加固处理大厚度非饱和土、大面积重堆载场地、大中型油库、塔基、大型筏板地基、高堤坝、大厚度湿陷性黄土和新填土等，可进一步提高地基土强度和均匀性，降低压缩性，消除湿陷性，改善其抵抗振(震)动液化的能力等，使强夯法的经济高效性得以更加充分地施展。

1 工程概述

该工程为惠州炼化项目二期工程，地处广东省惠州市大亚湾经济技术开发区中北部，由中海石油炼化有限公司投资建设。

该工程场地为开山填海形成，场地回填土的回填时间在两年以内，曾进行了低能级强夯处理，主要目的是满足硬化地面要求，处理后的地基承载力特征值大致为80 kPa，其承载力及变形远不能满足上部结构要求。通过对一些方案的比较后，决定采用高能级强夯做进一步的处理。

2 工程地质条件

根据地质勘察资料，场地地层分布情况如下：

①层素填土：填料来源主要为开山残(坡)积土及风化石块，厚度4.0 m～9.8 m，场区内分布普遍。

②1层粉细砂：砂粒成分主要为石英、长石，厚度0.0 m～7.3 m，局部分布。

②2层中粗砂、砾砂：砂粒成分主要为石英、长石，中密，饱和，厚度0.0 m～5.6 m，局部分布。

②3层卵砾石：中密，饱和，厚度0.0 m～9.3 m，场区内分布较为普遍。

③1层粉质粘土：土质细腻、均匀，无摇振反应，有光泽，干强度及韧性高，软塑可塑，厚度0.0 m～7.9 m，主要分布在场区东北部。

③2层粘性土混砂：干强度中等，韧性中等，无摇振反应，可塑，厚度0.0 m～11.5 m，主要分布在场区西南部。

④层及以下为基岩，基岩顶面埋深变化较大。

3 可行性试验研究

3.1 强夯分区

根据工程场地回填情况及上部结构对地基的要求，提出强夯处理后储油罐区地基承载力特征值fak≥260 kPa，压缩模量E0≥15 MPa；其他区域(包括泵区、投光灯及摄像机塔基)地基承载力特征值fak≥220 kPa，压缩模量E0≥15 MPa。因此对储油罐区采用12 000 kN·m能级强夯施工，其他区域采用8 000 kN·m能级强夯施工。强夯方案施工前先进行试夯，分别为12 000 kN·m能级试验区(1号试夯区)、8 000 kN·m能级试验区(2号试夯区)。试夯区选择在场地最具有代表性的位置处。

3.2 布点方式及夯击数

1)12 000 kN·m能级试验区。试验区尺寸为27 m×27 m，试夯分五遍进行，点夯三遍，满夯两遍。第一、第二遍点夯的单击夯击能均为12 000 kN·m，夯点间距9 m×9 m，正方形布置，第一遍夯点位于正方形的四个角点，第二遍夯点位于正方形中心。每遍夯击次数以最末两级平均夯沉量不大于20 cm控制；第三遍点夯的单击夯击能为8 000 kN·m，第三遍夯点位于第一、二遍夯点之间，夯击次数以最末两击的平均夯沉量不大于15 cm控制；第四遍、第五遍满夯，能级为2 000 kN·m，每遍每点2击，夯印搭接1/4。

2)8 000 kN·m能级试验区。试验区尺寸为24 m×24 m，试夯分五遍进行，点夯三遍，满夯两遍。第一、第二遍点夯的单击夯击能均为8 000 kN·m，夯点间距9 m×9 m，正方形布置，第一遍夯点位于正方形的四个角点，第二遍夯点位于正方形中心。每遍夯击次数以最末两击平均夯沉量不大于15 cm控制；第三遍的单击夯击能为4 000 kN·m，第三遍夯点位于第一、二遍夯点之间，夯击次数以最末两击的平均夯沉量不大于5 cm控制；第四遍、第五遍满夯，能级为2 000 kN·m，每遍每点2击，夯印搭接1/4。

3.3 试夯区的质量检验

1)静载荷试验。图1是两个试夯区载荷试验的P—s曲线，由图1可见，曲线比较圆滑，在加荷至地基承载力特征值的2倍，即520 kPa(8 000 kN·m试夯区为440 kPa)时，未达到破坏状态。根据规范之取值规定可以得出，12 000 kN·m试验区经强夯处理后，地基承载力特征值不小于260 kPa，变形模量为25.12 MPa～28.21 MPa；8 000 kN·m试验区经强夯处理后，地基承载力特征值不小于220 kPa，变形模量为17.83 MPa～20.56 MPa。

2)瑞雷波试验。根据试验所得数据可做出面波频散曲线，将同一剖面上不同面波检测点的频散曲线在距离和深度方向连接起来，可绘制出面波地质映像剖面图如图2，图3所示。

由图2，图3中可以看出，本场地的有效加固深度在11 m～13 m左右，面波层速度在深度轴和水平轴两个方向有不同的变化趋势：

1)在垂直方向上，面波层速度大体分布为高—低—高走势，中间夹杂局部的软弱层，表层视速度在240 m/s～260 m/s之间，随着深度增加，视速度先逐渐减小，然后再增大，与夯前曲线相比，视速度明显提高，反映出强夯效果在垂直方向上较为良好。

2)在水平方向上，面波层速度大体可分为两种趋势。

一种为浅部的不均匀性。引起这种不均匀性原因除强夯效果不同外，还与填料不均匀、场地的不同地质条件有较大的相关性。

一种为深部的不均匀性，此类不均匀性主要与测区原始地形和填土的填料有关，原始地形越高，填料越坚硬密实，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。

总之，在测区中，无论垂直方向还是水平方向都存在不均匀性，这在强夯加固中不可避免，主要是由于填料性质、颗粒大小、级配、含水量、填土厚度以及天然地基土性质影响，故存在场地加固效果不均匀性引起不均匀沉降问题，因此建议根据建筑物重要性以及建筑物对沉降敏感性加强沉降观测。

3)重型动力触探试验。为评价地基土的承载力和变形参数，检测地基处理效果，在试验区内分别进行夯前、夯后重型动力触探试验。

图4为两个试验区强夯前后重型动力触探试验击数曲线对比。

根据广东省建筑地基基础设计规范和其他相关现行规范，通过查表法确定各层土承载力特征值及变形模量，具体数值见表1。

通过各种检测手段的试验结果来看，夯后场地上部土层强度因土质、碎块石含量及夯点、夯间差别，在水平及垂直方向上存在差异；强夯后本场地的第①层素填土和第②层的加固效果较好，夯后承载力特征值和压缩(变形)模量均比强夯前有较大提高，第③层加固效果不明显。综合各种检测及监测数据的分析，本次试夯区的强夯有效加固深度为11 m～13 m，达到设计要求。

表1 地基土承载力特征值fak及变形模量E0

地层夯前夯后承载力特征值/kPa变形模量MPa承载力特征值/kPa变形模量MPa1号试夯区第①层素填土——28025.12～28.21第②3层卵砾石26417.551032第③1层粉质粘土15014200202号试夯区第①层素填土<200—260—第②2层中粗砂37021.840023.0第③2层粘性土混砂26226.626626.8

4 强夯设计

大面积施工以试验性施工确定的施工工艺为依据，并根据试夯情况对收锤标准进行调整，调整后施工参数见表2。

表2 强夯施工参数表

场地回填土质量较差，需以碎石夯填料适时回填夯坑，以保证夯锤能够顺利挂钩和起锤，同时以适当夯填料来保证强夯加固地基效果，达到预期的承载力要求。

5 效果检测及分析

本工程对夯后地基土进行了检测评价，选用了静载荷试验、瑞雷波试验、动力触探试验等检测手段，对地基土的加固效果进行了综合评价。综合各种方法的检测结果，夯后地基的承载力特征值及变形模量均大于设计值，达到了设计要求。

6 结语

目前，在国内外地少人多的情况下，为解决用地时的矛盾而进行的大规模填海造地大都采用炸山填海的方法，由此堆积起来的场地不仅非常疏松，而且极不均匀，不做处理就无法作为建设场地。本文利用高能级强夯加固处理填海场地有效加固深度达到13 m，使其地基强度、变形及均匀性都能满足工程建设的要求。通过地基处理检测试验表明：高能级强夯法加固处理填海场地地基效果显著，技术可行，经济合理，设备简单，施工快捷，为今后沿海地区炸石填海地基的处理提供了行之有效的方法。

[1] 王铁宏.全国重大工程项目地基处理工程实录[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.

[2] 水伟厚.冲击应力与10 000 kN·m高能级强夯系列试验研究[D].上海：同济大学博士学位论文，2004.

[3] 袁聚云,徐 超,赵春风.土工试验与原位测试[M].上海：同济大学出版社，2004.

[4] 吴福良,耿光旭,仲伟周.瑞雷波在地基强夯检测中的应用[J].西安交通大学学报，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

赵永祥(1983- )，男，硕士，工程师，注册岩土工程师

TU472.31

A