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文章编辑：【九游会真人-九游会国际娱乐】发布日期：2016-07-20 16:04
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183702㎡；采用的夯击能高，最大夯击能为10000kn·m；加固效果佳，加固后的地基承载力特征值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；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。
1：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：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2000㎥～20000㎥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10000kn·m试验。
场区有78000㎡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，结构松散，呈松散状态，下部为粉、细砂冲填而成，结构松散，呈饱和的松散状态，属不均匀的中等偏高压缩性地基土，10m以下为第四系海陆交互相沉积层淤泥，含贝壳碎片，局部混少量粉细砂，呈饱和的流塑状态，欠结，工程性能差，具有含水量大，易触变，压缩性高，承载力低的特性。
国家规范提供的强夯处理地基最大夯击能8000kn·m，有效加固深度为10.0～10.5m，显然满足不了有效加固深度≥15.0m的设计要求，为了增加加固深度，本区域采用10000kn·m夯击能进行试夯试验。夯点布置如图1：
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10000kn·m，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6000kn·m，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2000kn·m，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10000kn·m的夯点进行了6000kn·m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，孔隙水消散较快，相邻两次施工可以连续进行，但大面积施工时夯后消散期宜按国家现行规范执行。
夯后进行了超重型动力触探、瑞雷波、静载试验等项目进行监测测试，综合各项监测、测试等试验结果，本场地土层承载力特征值和压缩模量见表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、3000kn·m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。
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183702㎥，夯坑回填块石约21000㎥，场地回填整平高程至 4.900m用土方约14000㎥。
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10000kn·m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6000kn·m加固夯，从而保证了夯点孔内形成柱状碎石土密实。该柱体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300㎡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：20000㎥储罐区mp98点面波波速统计如表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20000㎥储罐区dt3点地层密实度统计如表3。
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。
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20000㎥储罐区jz2点复合地基竖向静荷载试验结果如表4。
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。
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20000㎥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。
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，20000㎥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32mm，按《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》（sh3068-1995），其任意直径方向的沉降差许可为［s］=0.004d=168mm，罐周边不均匀沉降δs≤0.0025l。以上计算dt2～dt6各点沉降量和沉降差均满足规范要求。
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：20000㎥储罐场地经10000kn·m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10000kn·m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，可有效提高地基加固效果。
4.10000kn·m的高夯击能强夯在沿海开山填海回填地层中，处理后地基承载力fak≥300kpa，压缩模量es≥12mpa，有效加固深度达到基岩面或地表以下15.0m，可消除地面下15.0m范围内的饱和砂土和粉土的液化。
5.强夯后地基均匀性良好，经计算罐下最大沉降量为100mm，沉降差最大为32mm，罐下沉降量及差异沉降量均满足规范规定。
该项目已于2008年11月投入使用，已历时4年有余，各化工储罐的沉降量及沉降差均满足要求，目前正在安全运营。
1：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：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2000㎥～20000㎥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10000kn·m试验。
场区有78000㎡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，结构松散，呈松散状态，下部为粉、细砂冲填而成，结构松散，呈饱和的松散状态，属不均匀的中等偏高压缩性地基土，10m以下为第四系海陆交互相沉积层淤泥，含贝壳碎片，局部混少量粉细砂，呈饱和的流塑状态，欠结，工程性能差，具有含水量大，易触变，压缩性高，承载力低的特性。
国家规范提供的强夯处理地基最大夯击能8000kn·m，有效加固深度为10.0～10.5m，显然满足不了有效加固深度≥15.0m的设计要求，为了增加加固深度，本区域采用10000kn·m夯击能进行试夯试验。夯点布置如图1：
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10000kn·m，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6000kn·m，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2000kn·m，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10000kn·m的夯点进行了6000kn·m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，孔隙水消散较快，相邻两次施工可以连续进行，但大面积施工时夯后消散期宜按国家现行规范执行。
夯后进行了超重型动力触探、瑞雷波、静载试验等项目进行监测测试，综合各项监测、测试等试验结果，本场地土层承载力特征值和压缩模量见表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、3000kn·m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。
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183702㎥，夯坑回填块石约21000㎥，场地回填整平高程至 4.900m用土方约14000㎥。
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10000kn·m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6000kn·m加固夯，从而保证了夯点孔内形成柱状碎石土密实。该柱体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300㎡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：20000㎥储罐区mp98点面波波速统计如表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20000㎥储罐区dt3点地层密实度统计如表3。
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。
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20000㎥储罐区jz2点复合地基竖向静荷载试验结果如表4。
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。
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20000㎥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。
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，20000㎥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32mm，按《石油化工企业钢储罐地基与基础设计规范》（sh3068-1995），其任意直径方向的沉降差许可为［s］=0.004d=168mm，罐周边不均匀沉降δs≤0.0025l。以上计算dt2～dt6各点沉降量和沉降差均满足规范要求。
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：20000㎥储罐场地经10000kn·m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10000kn·m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，可有效提高地基加固效果。
4.10000kn·m的高夯击能强夯在沿海开山填海回填地层中，处理后地基承载力fak≥300kpa，压缩模量es≥12mpa，有效加固深度达到基岩面或地表以下15.0m，可消除地面下15.0m范围内的饱和砂土和粉土的液化。
5.强夯后地基均匀性良好，经计算罐下最大沉降量为100mm，沉降差最大为32mm，罐下沉降量及差异沉降量均满足规范规定。
该项目已于2008年11月投入使用，已历时4年有余，各化工储罐的沉降量及沉降差均满足要求，目前正在安全运营。
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