某发电厂强夯试验的检测及效果分析

张 伟 时

(中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西 太原 030001)



某发电厂强夯试验的检测及效果分析

张 伟 时

(中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西 太原 030001)

结合山西某电厂工程的地质条件，介绍了黄土地基强夯试验的设计与施工方法，并进行了夯后检测，从强夯土承载力、湿陷性处理效果、强夯处理深度三方面，分析了强夯试验效果，为地基施工提供了依据。

黄土地基，强夯试验，湿陷性，承载力

1 工程概述

山西某电厂一期装机容量为2×600 MW，厂址位于山前洪积扇上部，地基土主要由第四系中—上更新统黄土组成，厚度约30 m，以下为冲湖积成因的粘性土层，属Ⅱ级湿陷性黄土场地，需进行地基处理。目的是消除黄土地基湿陷性，提高地基承载力。强夯作为地基处理方案之一，进行原体试验，强夯能级按8 000 kN·m考虑。

场地黄土可分为两层，③层黄土，棕黄色，稍湿，中密，孔隙发育，含少量钙质结核，厚度3.0 m～5.0 m左右；④1层黄土，棕黄色，稍湿～湿，中密，发育虫孔，局部夹钙质结核层，厚度12.0 m左右。

2 强夯试验的设计与施工

为了给强夯设计提供较合理的数据，试验中将两个不同夯点间距区的强夯效果进行对比，按夯点间距将试夯场地分为A区(2D，5.00 m)和B区(1.5D，3.75 m)，主夯点采用正三角形布置，夯锤底面为圆形，锤底直径2.5 m(见图1)。

试夯的工艺顺序为：主夯→满夯→拍夯。主夯点的夯击按顺序进行隔行跳打，共分4次夯完；满夯包括主夯点的加固夯和主夯点间地段的间夯，要求隔行夯击，分两次夯完;拍夯要求按顺序分两遍夯完，且后一遍的夯点覆盖前一遍的夯间位置，并且相邻的夯点锤印相切。

主夯点的收锤标准定为：

1)每点原则上不少于20击，一般应夯24击；2)20击后，最后2击的平均夯沉量已经小于10 cm；3)夯坑坍塌严重，夯锤底部吸力过大，起锤困难。

试夯有关工序中的工作项目、工作量和实际工期、每遍(次)的施工间隔期见表1。

表1 强夯施工情况表

3 强夯试验的夯后检测

3.1 检测手段及检测点的布置

按照相关规范，对试夯后地基土采用的检测手段为：

1)试验前后，每个试验点在探井中取强夯土试样各一组进行室内土工试验，了解夯后地基土的残余湿陷性及地基承载力的变化。

2)静力触探，通过夯前夯后静探曲线的对比，确定强夯的有效加固深度及地基土在垂直方向上力学性质的均匀程度。

3)标贯试验，查明夯后地基土的承载力，并通过强夯前后标贯曲线的对比，标贯深度一般为15 m～20 m，试验点布置于A,B两区的主夯点、夯间点和夯间。

4)地基土静载荷试验，确定夯后地基土的承载力，试验点分别位于A,B两区的主夯点和夯间。

3.2 强夯土的物理力学性质

经人工探井取样进行室内试验，强夯土的干密度(ρd)增加、孔隙比(e)减小，均产生了程度不同的变化(见图2，图3)。

强夯土的压缩模量：由于强夯土的恢复时间较短的缘故，主夯点为15 MPa左右，其他地段仅10 MPa左右，压缩模量沿深度分布的平均值如表2所示。

表2 强夯土的压缩模量

3.3 强夯土的标贯试验

标贯试验点在A,B两区的各个夯点及相关位置均有布置。从A区强夯前后的标贯对比来看，除主夯点8.0 m以上的标贯击数有较大的增加外，其余各点的击数基本上维持原状甚至略有减少；而B区的主夯点及间夯点8.0 m以上的地基土标贯击数有较明显的增加，夯间则受施工质量的制约。标贯击数的变化与地基土的密实度、孔隙比和含水量关系较大，土的干密度增加、孔隙比减小，夯击数也应增加，但含水量的增加又可能在一定程度上抵消了应增的夯击数，另外夯后地基土的恢复期较短强度低也影响着标贯击数。

3.4 强夯区的静力触探试验

强夯前后静力触探曲线见图4，图5。

静力触探点在A,B两区的主夯点、间夯点和夯间均有布置，除部分点由于遇到姜石层深度不足15 m外，触探深度一般在20 m左右。从静探曲线看，A,B两区主夯点5.0 m以上土层的侧阻力(fs)和端阻力(qc)都有显著提高，说明加固夯的效果是明显的，但5.0 m以下和主夯点以外其他地段的土层侧阻和端阻基本没有增长甚至有所下降，说明夯后孔隙水压力较高地基土强度有待于进一步的恢复。曲线的走势尤其是7.0 m以下与夯前近于一致，表明了强夯有效加固深度的下限。

4 强夯试验的效果分析

4.1 强夯土的承载力

强夯土的承载力主要是根据静力触探、标贯试验和土工试验结果按照有关规程规范确定的。静载荷试验结果反映了夯后场地3.0 m深度内的地基土承载力。夯后地基土承载力特征值见表3。

表3 夯后地基土承载力特征值fak kPa

4.2 强夯土的湿陷性处理效果

消除场地内黄土的湿陷性是强夯要达到的主要目的之一。200 kPa压力下的强夯土湿陷性系数δs除个别点外都低于计算值的下限值0.015，表明该压力下的湿陷性已基本消除；400 kPa试验压力下的δs值沿垂直方向的分布曲线看出10 m以上土层湿陷性也已基本消失，尤其是5 m以上强夯的效果更为明显，10 m以下的效果就差些，个别地段湿陷层的厚度仍有3.0 m以上；综合分析可以得出这样的结论，本次试夯消除的湿陷性土层深度为：200 kPa，整个湿陷层；400 kPa，约9.0 m。

强夯前后地基土湿陷系数对比曲线见图6，图7。

4.3 强夯的处理深度

通过强夯前后土的部分物理力学指标垂直分布曲线的对比和静力触探试验曲线的对比结果直观的表明，本次强夯有效加固深度为7.0 m，影响深度在10 m左右。

5 结语

从强夯的效果看，土层的湿陷性在9.0 m的深度范围内基本消除，即湿陷性系数δs(试验压力200 kPa～400 kPa)小于0.015，达到了试验目的；地基土的承载力平均在300 kPa～400 kPa之间，且在垂直方向上不均匀，未能提高到预期500 kPa以上的目的；强夯的影响深度一般在10.0 m左右，有效加固深度7.0 m左右，也未达到10.0 m以上的预期深度。综合分析，一是由于被夯土层的含水饱和度较高，下层土平均大于60%，二是强夯每遍(次)的间隔时间较短，孔隙水压力尚未完全消散的缘故。

[1] 强夯技术在湿陷性黄土地基处理中的应用[J].水利科技与经济，2016(4)：112-113.

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[5] 朱桂军.强夯法处理湿陷性黄土地基应用技术研究[J]．山西建筑，2009，35(11)：89-90．

The test and effect analysis on dynamic consolidation test in a power plant

Zhang Weishi

(ChinaEnergyEngineeringGroupShanxiElectricPowerEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030001,China)

Combining with the geological conditions of a power plant engineering in Shanxi, this paper introduced the design and construction method of loess foundation compaction test, and made dynamic detection, from the dynamic compaction earth bearing capacity, collapsible treatment effect, dynamic compaction depth three aspects, analyzed the dynamic compaction test results, improved the basis for foundation construction.

loess foundation, dynamic consolidation test, collapsibility, bearing capacity

1009-6825(2017)15-0055-03

2017-03-17

张伟时(1958- )，男，高级工程师

TU473.16

A