高夯击能强夯在开山填海地层中的应用

1、第 28 卷增刊-1建 筑 科 学vol. 28，supplement12012 年 9 月building sciencesep 2012文章编号1002-8528( 2012) 增刊 1-0168-04高夯击能强夯在开山填海地层中的应用丛瑞江，杨文，张叶山( 中国化学工程第一岩土工程有限公司，河北 沧州 061001)摘 要 开山填海地层地质复杂、欠固结，承载力低，均匀性差，采用强夯加固是一种经济、安全的优选方案。广东珠海化工品仓储项目强夯工程加固面积大，为 183702m2 ; 采用的夯击能高，最大夯击能为 10000knm; 加固效果佳，加固后的地基承载力特征值 fak 300kpa，

2、压缩模量 es 12mpa，有效加固深度至岩层基面或不小于 15. 0m; 从试夯、设计、施工、检测至评价资料齐全，是一项成功的工程实例，对于高夯击能在开山填海地层的的应用具有一定借鉴意义。关键词 开山填海地层; 高夯击能; 强夯中图分类号 tu472. 3 + 1文献标识码 aapplication of high tamping energy for the hill reclamation stratumcong rui-jiang，yang wen，zhang ye-shan( china chemical engineering first geotechnical engineer

3、ing co ，ltd ，cangzhou 061001，hebei，china)abstract the stratum geology of hill reclamation area is complicated and under consolidated，and also has other features such as low bearing capacity and poor uniformity，so using dynamic consolidation method is an economic and security optimization program the

4、 dynamic compaction work of chemical storage project in zhuhai city of guangdong province has a large reinforced area about 183702m2 ; the tamping energy applied is very high at the maximum is 10000knm; the reinforcement effect is good，the bearing capacity value of foundation after reinforced is fak

5、 300kpa，the compression modulus es 12mpa，and effective reinforced depth till to the surface of rock layer or not less than 15. 0m from testing dynamic，design，construction，bearing test to evaluation information， all of those are in integrity，so its a successful project and also provides a certain ref

6、erence meaning in the application of high tamping energy for the hill reclamation stratumkey words hill reclamation stratum; high tamping energy; dynamic compaction1引言近年来，我国沿海地区许多建设项目采用开山填海进行造地，地层一般下部为淤泥或淤泥质粘土，上部为块石及山皮土，地层欠固结，承载力低，均匀性差，现多采用高夯击能强夯进行地基处理。结合广东珠海某仓储项目地基强夯工程，对高能级强夯的设计、施工、检测及加固效果进行综合阐述。2

7、工程及地质概况该项目占地面积为 183702m2 ，位于珠海市高栏岛，拟建 2000m3 20000m3 等不同容积的化工品储罐等建( 构) 筑物; 场区稳定水位高程 2. 95m，地层自上而下分别为: 填土、砾砂、粉砂、淤泥、粘土、粉质收稿日期 2012-04-28作者简介 丛瑞江( 1963-) ，男，高级工程师联系方式 congrj 126. com粘土、花岗岩风化。场地东高西低，回填土以碎石土及块石为主，回填厚度 2. 0m 11m 不等，仍处于松散 稍密状态，下覆厚度不等的淤泥质土层等软弱下卧层，由于人工填土结构疏松且存在较大孔隙，均匀性差，天然地基不能直接采用，需要进行强夯加固，以

8、提高承载力，减少沉降量。3 强夯试验要求处理后地基承载力特征值 fak 300kpa，压缩模量 es 12mpa，有效加固深度至岩层基面或不小于 15. 0m; 为验证强夯方案在该场地的适宜性，确定合理的设计参数，强夯施工前在场区选择四个有代表性的区域进行 3000、6000、8000 和 10000knm试验。场区有 78000m2 区域是处理的重点和难点，该区域回填厚度在 2. 8m 左右，主要以块石和碎石为主，碎石中含有较多粗砾砂及少量粘性土，结构松增刊 1丛瑞江，等: 高夯击能强夯在开山填海地层中的应用169散，呈松散状态，下部为粉、细砂冲填而成，结构松水消散较快，相邻两次施工可以连续

9、进行，但大面积散，呈饱和的松散状态，属不均匀的中等偏高压缩性施工时夯后消散期宜按国家现行规范执行。地基土，10m 以下为第四系海陆交互相沉积层淤泥，夯后进行了超重型动力触探、瑞雷波、静载试验含贝壳碎片，局部混少量粉细砂，呈饱和的流塑状等项目进行监测测试，综合各项监测、测试等试验结态，欠固结，工程性能差，具有含水量大，易触变，压果，本场地土层承载力特征值和压缩模量见表 1。缩性高，承载力低的特性。表 1 10000knm 强夯区土层承载力和压缩模量建议值国家规范提供的强夯处理地基最大夯击能8000knm，有效加固深度为 10. 0 10. 5m，显然满深度范围0 4. 04. 0 14. 014

10、. 0 18. 518. 5 20. 0承载力特征值 /kpa360320300400足不了有效加固深度15. 0m 的设计要求，为了增压缩模量 es /mpa30201235加加固深度，本区域采用 10000knm 夯击能进行试夯试验。夯点布置如图 1:4 强夯设计与施工基岩埋深由东至西逐渐加深，填土厚度逐渐增大，依据勘察报告提供基岩的埋深和强夯试验结果，采用 10000、8000、6000、3000knm 四个夯击能，设计技术参数参照试夯结果，并要求在施工对分界区进行进一步鉴别。图 1 10000knm 试验区夯点布置图本试验区强夯分四遍进行，第 1 遍和第 2 遍的单击夯击能均为 100

11、00knm，夯击数暂定为 16 20 击，实际夯击数以最后两击平均夯沉量不大于 20cm 控制; 第 3 遍夯击能为 6000knm，夯击数暂定为 10 12 击，实际夯击次数以最后两击的平均夯沉量不大于 10cm 控制; 第 4 遍满夯能级为 2000knm，夯两击。第 1 遍夯点的间距为 9. 0m，正方形布置，第2 遍夯点在第 1 遍四个相邻主夯点的中间插点，第 3遍夯点分别在第 1、2 遍相邻两个主夯点中间插点，第 4 遍满夯要求锤底面积彼此搭接 1 /3。夯坑回填采用 300 800mm 的块石，要求土颗粒含量不超过30% 。待第三遍点夯完成后，再对 10000knm 的夯点进行了6

12、000knm 夯击能的原夯点加固，夯击数为 4 击，保证了夯点填料的密实度，由此形成碎石柱，极大的提高了地基承载力。强夯施工过程中进行了地面变形观测，由于地层松散，地面隆起变化总体不大，基本在 10cm 以内，个别点最大隆起量 19cm; 通过孔隙水观测，孔隙图 2强夯分区图工程先后投入 10 台强夯设备，历时 156d，累计完成点夯 12030 点，满夯 183702m2 ，夯坑回填块石约 21000m3 ，场地回填整平高程至 + 4. 900m 用土方约 14000m3 。按夯击能划分施工区域，对同一区域进行分段，合理、平衡地安排各夯机工程量，同时保证相邻夯机之间的安全距离大于 50m。同

13、一区域施工一般先从边缘夯向中央，先深后浅，最后一遍夯完后，再以低能量进行满夯。施工过程对各工序严格控制，认真按各项设计参数进行，特别是对夯击数、未两击夯沉量进行严格的监测。在 10000knm 区域施工时，埋深较浅的淤泥层出现地面隆起，考虑到地层土消散期，采取了分次、间隔施工、同时对出现隆起的淤泥进行挖除、并回填碎石。回填整平后对原夯点采用 6000knm 加固夯，从而保证了夯点孔内形成柱状碎石土密实。该柱体170建 筑 科 学第 28 卷一方面起到侧限作用来维持深部淤泥层的整体平衡; 另一方面可作为大面积强夯时淤泥层中产生的超静孔隙水压力的消散通道，大大缩短了孔隙水的水平渗透途径，提高淤泥层

14、超孔隙水压力的消散速度，加速淤泥层的排水固结，从而提高了加固效果。5 加固效果分析场区强夯后，按 300m2 进行一项试验的原则进行强夯检测，检测采用瑞雷波、动力触探及静载荷试验，经检测和综合分析对地基进行评价。利用瑞雷波频散特性的变化确定夯击加固深度、加固范围，同时也可对场地的整体性以及承载力进行较为全面的评价，共进行了 321 个测点的 12 道瑞雷波测线。其中: 20000m3 储罐区 mp98 点面波波速统计如表 2。表 2mp98 点面波波速统计为测试上部表层土承载力，提供变形模量，共进行了 94 个测点的静载试验，其中 20000m3 储罐区 jz2 点复合地基竖向静荷载试验结果如

15、表 4。表 4复合地基竖向静荷载试验结果点号压板面最大加最大沉降地基承载力极变形模量积 /m2荷量 /kpa量 /mm限值 fak /mpa/mpajz2460016. 5 60059. 7静载试验表明: 试验点的地基承载力极限值均大于 600kpa，特征值均大于 300kpa，变形模量最小值为 18. 2mpa，最大值 59. 7mpa。静载试验评定: 地基承载力特征值均低于 300kpa，压缩模量均大于12mpa。综合面波测试、超重型动力触探和静载荷试验的结果认为: 强夯地基土承载力、压缩模量和有效加固深度均能满足设计要求。点号分层等效横波速度值( m /s)0 4m4 8m8 12m12

16、 16mmp98209. 3251. 5316. 5455. 2面波测试表明强夯地基加固效果明显: 即地表以下 16m 深度范围内波速值最小值为 225. 1m /s，最大值为 455. 6m /s。面波测试评定: 强夯加固深度已达到地表以下 15m 深度或基岩，地基承载力特征值均大于 300kpa。为准确评价强夯地基有效加固深度，采用超重型圆锥进行了 185 个测点的 n120 动力触探试验，其中 20000m3 储罐区 dt3 点地层密实度统计如表3。表 3dt3 点地层密实度统计点深度厚度修正击数地基承载力变形n120特征值模量密实度号范围/m/击fak /mpa/mpa0 3. 03.

17、 011. 7744. 950. 1密实dt33. 0 9. 96. 98. 8566. 640. 2中密9. 9 15.05. 111. 5732. 249. 2密实动力触探试验表明: 强夯加固深度范围内，地基承载力最小值为 317. 1mpa，最大值为 833. 1mpa; 变形模量最小值为 20. 3mpa，最大值 60. 9mpa。动力触探试验评定: 强夯有效加固深度均达到基岩或地表以下 15m，地基承载力特征值均大于 300kpa，压缩模量12mpa。6 加固效果评价钢储罐地基处理不仅要保证承载力的要求，还要求对场地液化情况进行分析，并计算在使用荷载下可能产生的沉降量，以确保罐基的钢

18、筋混凝土环形基础不发生非平面倾斜造成罐壁径向扭曲，以致浮顶失灵。6. 1 沉降量计算采用分层总和法对 20000m3 储罐进行沉降计算。罐底共布置五个动力触探点，分别为 dt2 dt6 点，距罐圆心距离分别为 16、20、17、11 和 18m。如测点分布如图 3。图 3动力触探测点布置示意图罐基底面的附加压力按 220kpa，分层厚度为1. 0m，取各层土沉降计算经验系数( po 0. 75fak ) 乘以各土层的压缩量相加值，得到总沉降量( 表 5) 。对于直径 d = 42m，20000m3 的浮顶罐，罐各点的预估沉降量分别为: 68、95、97、96 和 100mm，沉降差最大为 32

19、mm，按石油化工企业钢储罐地基与基增刊 1丛瑞江，等: 高夯击能强夯在开山填海地层中的应用171础设计规范( sh3068-1995) ，其任意直径方向的沉降差许可值为s= 0. 004d = 168mm，罐周边不均匀沉降 s0. 0025l。以上计算 dt2 dt6 各点沉降量和沉降差均满足规范要求。表 5dt6 动力触探探点沉降计算表总汇触探土层层厚层底距圆心压缩量各土层经验系总沉标高距离压缩量数 po降量点号编号( m)( mm)( m)( m)相加值0. 75fak( mm)12 03 2118 021 54524 0 0 7918 036 230dt631 0 1 7918 010

20、369145. 1150. 68799. 69446 0 7 7918 052 76754 0 11 7918 022 15661 0 12 7918 02 048注: 1 层: 碎石层 2 层: 冲填土层 3 层: 块石层 4 层: 细砂层 5 层:中粗砂层 6 层花岗岩。6. 2 液化判定采用剪切波速对本场地液化情况进行判定，其实测剪切波速均大于临界剪切波速，可判定地面下 15m 范围内饱和砂土( 或粉土) 消除液化。6. 3 评价经计算可知: 20000m3 储罐场地经 10000knm 夯击能加固处理，罐下沉降量及沉降差均能满足规范要求，地面下 15m 范围内饱和砂土消除液化，强夯达到设计要求。7结语1. 沿海开山填海地层采用强夯加固是安全可靠、经济可行的，是一种良好的地基处理方案。2. 根据填土的厚度不同采用不同的夯击能进行处理，既能满足工程要求，又可节约成本。3. 采用高夯击能 10000knm 进行强夯，经回填块石，并进行原夯点加固，形成密实的柱状碎石体，起到挤密和置换的效果，可有效