强夯置换法地基处理在沙特扎瓦尔联合循环电厂中的应用

强夯置换法地基处理在沙特扎瓦尔联合循环电厂中的应用

徐吉升

山东电力建设第三工程有限公司，山东青岛，266100

摘要：沙特扎瓦尔联合循环发电厂位于波斯湾岸边，由于天然地基不良，项目执行过程中对部分基础沉降要求不非常严格的建筑物中采用了强夯置换法进行地基处理，在处理后地基土的检测中采用了旁压试验方法，取得了比较好的技术及经济效果。文章认为该方法值得在海边软土地基以及饱和粉土地质条件的电厂项目中推广使用。

关键词：沿海电厂； 地基处理；强夯置换法；旁压试验；萨布哈

1  引言

对于存在不良地基的电厂，根据建筑物上部结构形式和结构重要程度的不同，采用合适的地基处理方式及基础形式能够降低造价并节约工期。针对海边软土地基以及饱和粉土地基，目前电厂施工中较多采用桩基形式，但这种方式存在几个缺点：一方面桩基施工难度较大，施工周期较长，在相对紧张的工期要求下，桩基施工往往成为影响项目工期的重大不利因素；另一方面桩基施工造价非常高，不利于项目的总成本控制。沙特扎瓦尔电厂天然地基不良，强夯置换法地基处理在该项目中得到了广泛应用，取得了良好的效果。

2  工程地质条件

本工程位于沙特阿拉伯东部省扎瓦尔（Ras-AL-Khair），毗邻波斯湾，地基土主要由松散到稍密的砂土和低塑性的粘土构成，强度较低，局部存在萨布哈（sabkha）--该类含盐沉积物通常由饱和粉土或粘土组成，常见于波斯湾沿岸的沙特阿拉伯东部平原地区。

非生产构筑物区域天然地面以下20m内土层分布的类型、标准贯入锤击数、天然重度、内摩擦角和粘性土的黏聚力等。场地海拔较低，地下水位较高。海拔在平均海平面以上0.82米到1.71米之间。其中非生产构筑区域自然地坪标高约1.5米，地下水位在地面以下约1.5米。

3 地基处理方案及实施

3.1地基处理方案选择

在我国现行规范[1]中总结了换填垫层，预压地基，压实、夯实、挤密地基，复合地基，注浆加固，微型桩加固六类地基处理。其中强夯法于上世纪60年代末期由menard首创，适用于对变形要求不很严格的工程，它是利用重锤高落差产生的高冲击能将碎石、片石、矿渣、砂等性能较好的材料强力挤入地基中，在地基中形成一个一个的粒料墩，墩与墩间土形成复合地基，以提高地基承载力，减小沉降。

3.2强夯置换法的实施

在扎瓦尔联合循环电厂项目，强夯置换法按照设置参考点—确定置换桩间距（两个阶段四遍都是7m×7m）---强夯置换（置换材料选用中砂）---回填---整平---竣工验收的步骤进行。根据在当地施工的经验并通过试夯，最终选择落距为18m，锤重18t，每点夯击18次，网格为7m×7m的强夯参数实施第一阶段和第二阶段的强夯置换；采用落距为10m，锤重15t，每点夯击5次，网格为3.5m×3.5m的强夯参数进行一次平整。夯击时按照由内而外，隔行跳打原则完成，夯击时保证夯锤中心偏移在15cm之内，并及时排除夯坑及场地的积水。施工现场见图3。

4 地基处理效果检测

4.1我国常用检测手段

载荷试验：用于确定强夯及置换后的地基承载力及变形模量。

标准贯入试验：用于评价砂土的密实度，粉土和黏土的强度和变形参数。

静力触探试验：用以测定比贯入度、锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力。

动力触探试验：用于确定砂土的孔隙比、碎石土的密实度，粉土、黏性土的状态、强度和变形参数，评价场地的均匀性和力学分层，检验加固和改良效果。

十字板剪切试验：用于测定饱和黏性土的不排水抗剪强度和灵敏度。

波速试验：用于确定压缩和剪切波速、剪切模量、弹性模量、泊松比等，从而检验岩土加固和改良效果。

土工试验：用于测定土的基本工程特性。

我国现行规范[1]要求强夯处理后的地基竣工验收时，承载力检验应采用静载试验、原位测试和室内土工试验。强夯置换后的地基竣工验收时，承载力检验除了应采用单墩载荷试验外，尚应采用动力触探等有效手段查明置换墩着底情况及承载力与密度随深度的变化，对饱和粉土地基可采用单墩复合地基载荷试验检验。

中东地区执行的标准[2]中提出了旁压试验中的旁压模量和极限荷载可以用于地质分析和基础设计的理念，旁压试验与其他方法相比，还具有可在不同深度、任何指定位置进行试验，不受地下水限制，可用于松散地层，物理模型为轴对称的平面应变问题具有良好的弹塑性解的理论基础等优点[3]。

4.2旁压试验在本项目检测中应用

本项目强夯置换施工完成28天之后进行检测，根据旁压试验得到的不同深度处、置换桩材料内和桩间地基土的旁压模量和极限压力等参数，采用“D60 AN code”的计算模型，按照3m×3m和5m×7m两种平面尺寸的独立扩展基础考虑，假定上部结构荷载传到基底的设计值为200KPa，地基承载力特征值安全系数取3，得出经过处理后的BOP区域等建筑物地基土的试验点地基承载力特征值均超过200KPa，最大沉降不超过25mm，表明强夯置换后的地基承载力和变形均能满足要求。

5 工程效益评价

5.1 经济效益

按照当地价格，强夯置换处理地基单位面积的造价大约为直径0.6m，桩长20m，桩间距4m的桩基础造价的15%。

5.2 工期效益

在本项目中，BOP区域内四万m2的面积，强夯置换用了不到四个月时间；燃气站某面积超过五千m2的区域仅用了两个月时间。相对于其他地基处理方式节省了大量时间。

6 结语

地基处理是国际电建EPC项目中一个较为重大的技术课题，处理方式多样，各有优势。强夯置换法在扎瓦尔联合循环电厂项目的应用表明，该方法可应用于对变形要求不十分严格的电厂建筑物，能够显著节约成本和缩短工期。国外电厂项目多建设在地基条件不佳的滨海滩涂盐碱地或饱和粉土、黏土地区，夯实地基处理方法可以在类似地质条件下的电厂项目中采用。

参考文献

［1］《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012；

［2］ASTM D4719-00 Standard Test Method for Pressuremeter Testing in Soil；

［3］胡建华等。旁压仪在地基工程原位测试中的应用及其成果分析[J]。岩土力学，2003，24：418-422

1