万家寨引黄太原呼延净水厂25万m2 湿陷性黄土地基强夯工程

王为 熊先雁（中国市政工程东北设计院）

梁富华（中化岩土工程有限公司）

连文致（中国化学工程重型机械化公司）

一、概述

本文主要介绍强夯法在万家寨引黄工程太原呼延净水厂处理湿陷性黄土地基的工程情况。黄河水源太原城市给水工程呼延净水厂系山西重点建设项目，其建筑场地位于太原市尖草坪区呼延村西南。根据勘察资料，场地原为丘陵地带，后经人工改造成为梯田，场地地基土为第四系山麓冲洪积物，主要由湿陷性黄土和碎石土组成。场地湿陷类型厂区东南部以自重湿陷为主，其余地段为非自重湿陷。地基湿陷等级Ⅰ～Ⅲ级。地基土构成及分布极不均匀，属不均匀地基。鉴于上述场地工程地质条件，从满足消除地基湿陷性、有效控制不均匀沉降及施工难度和工程造价等方面考虑，本工程按建筑物类型并结合试夯结果，分别采用能级3000～8000kN.m强夯对各类建筑物的地基进行了加固处理。

本工程强夯处理面积约为25万m2，其中北清水池、北净水车间强夯能级为8000kN.m，本文以北清水池、北净水车间强夯为例。

工程建设单位为太原市黄河供水有限公司，设计单位为中国市政工程西南设计院，监理单位为中国市政工程东北设计院咨询公司，检测单位为山西省勘察设计院。施工单位为中化重型机械化公司等。

二、工程地质概况

①层，湿陷性黄土与碎石土：

①1亚层，湿陷性黄土，由湿陷性粉质粘土为主组成，褐黄色，含植物根、云母、钙质菌丝，偶见钙质结核，大孔隙明显，局部夹有碎石透镜体，表层普遍分布有约0.50m厚的耕土。呈稍湿，坚硬至硬塑状态，具中等偏高压缩性，轻微至强湿陷性。标准贯入试验锤击数介于3.8～9.5击之间，平均为7.0击。静力触探比贯入阻力Pm值介于2963.6～3231.0kPa之间，平均为3103.3kPa。

该层表层普遍分布0.5m的耕土，本次最大揭露厚度15.0m。

①2亚层，母岩成分主要为灰岩，以碎石为主组成，砂土及粘性土混砂填充，中等风化，稍密至中密，局部夹湿陷性黄土薄层，重型动力触探击数介于20～32击之间，平均为26.2击。钻进困难。

该层分布于①1湿陷性黄土之中，本次最大揭露厚度6.8m，由场地北向南发育、延伸。

②层，碎石土与粉质粘土：

②1亚层，粉质粘土，褐黄～褐红色，呈坚硬至硬塑状态，具中等偏低压缩性，含云母、氧化铁、钙质菌丝及结核（少量），标准贯入锤击数平均为7.0击。

该亚层与②2亚层一般呈互层出现，本次最大揭露深度20.00m。

③2亚层，碎石土，母岩成分主要为灰岩，以碎石、砾石为主，角砾、粉质粘土混砂充填，该亚层重型动力触探锤击数介于19～27击之间，平均为21.3击，中密，钻进困难。

三、地基处理方案的选择

由于场地地质条件复杂，黄土湿陷性明显，湿陷类型多，湿陷土层厚度大且分布深等特点，在确定地基处理方案前，于1999年7月在场区内进行了强夯法处理地基的试验工作，确定了强夯法的可行性和合理的施工技术参数。

同时该工程在方案选择时还综合了工期、造价、质量等因素，地基处理方案的选择在保证整体工程的质量的前提。选择了工程造价低，施工工期短的高能级强夯工艺。

四、施工设计参数

呼延净水厂北清水池和北净水车间地基经处理后的物理力学指标需达到以下要求：压实系数应大于0.95，承载力标准值不小于200kPa，有效加固深度内湿陷土层的湿陷性消除。高能级强夯方案确定主夯夯击能为8000kN.m，夯击击数不少于18击，夯点布置为6m间距正三角形；间夯夯击能为3000kN.m，夯击击数不少于10击，夯点布置为6m间距正三角形中间插点；满夯采用1500kN.m，击数不小于3击，夯印搭接1/3~1/4锤径。

五、施工情况

1. 单点夯试验

为了验证强夯方案的适宜性和设计参数是否合理，国家规范规定，强夯施工前，应首先在场区内有代表性的区域进行试验施工。根据本工程具体情况，拟在湿陷土层深度最大的区域做强夯试验，面积约400m²。试验施工时，应首先进行单点夯试验，据此确定施工时的夯击数、夯点间距、填料量等。

2.主要施工机械的选择

本工程选用W200A型50t履带式吊车作为施工主机，臂杆长度27m，配重型门架，可满足8000KN.m能级强夯施工需要，夯锤分别选用40t铸钢锤和17.5t铸钢锤，底面直径分别为3.0m和2.6m，底面静压力分别为57Kpa和33Kpa，可以满足8000KN.m和3000kN.m以及满夯施工。

六、强夯检验结果

1.强夯有效加固深度

从消除地基湿陷性的深度和标贯、动力触探测试结果及探井深度开挖中碎石土开挖难易程度、碎石的密实度随深度变化情况等方面综合分析，强夯有效加固深度（自起夯面算起，下同）均约为11.0m。

2. 强夯综合加固效果

(1)从提高地基强度、降低变形及消除湿陷性和改善地基不均匀沉降性等方面考虑，北清水池、北净水车间二、三夯区所有地段在起夯面下8.0m以上综合加固效果较好，地基强度及主要物理力学指标增（减）幅较大，其余地段起夯面下8.0～11.0m，综合加固效果一般，地基强度及主要物理力学指标增（减）幅相对较小。

(2)剩余湿陷量

经强夯处理后，北清水池、北净水车间三夯区地基湿陷性已全部消除，二夯区仅局部地段在有效加固深度以下仍有湿陷土层出现，根据探井取样试验结果，二夯区局部出现湿陷土层的地段在检验深度范围内的剩余湿陷量在0.36～74.25px之间。

3. 结论与建议

(1)结论

北清水池、北净水车间强夯压实系数均大于0.95，承载力标准值均大于220kPa，有效加固深度内湿陷土层的湿陷性全部消除。

(2)建议

北清水池、北净水车间强夯有效加固深度范围内，地基承载力标准值f_k建议如下：

北净水车间二、三夯区其夯面下：

8.0m以上（Ⅱ－12＃探井地段2.0～8.0m）

粉质粘土、粉土            fk＝350kPa

碎石土                   fk＝550kPa

Ⅱ－1＃、Ⅱ－6＃探井地段8.0～10.5m，其余地段8.0～11.0m

粉质粘土、粉土                           fk＝220kPa

碎石土                                            fk＝450kPa

根据北清水池及北净水车间夯后不同时间的检验结果分析，北净水车间二夯强夯有效加固深度以下出现的湿陷土层，其湿陷性一部分为原始土层所固有，而另一部分系受强夯影响所致，随着夯后时间的增长，受强夯影响引起的湿陷大部分可以自然消除。至于本次检验深度范围内，北净水车间二夯区个别未揭穿湿陷土层的地段，从其岩性构成、分布特点及成因等方面综合考虑，根据≤湿陷性黄土地区建筑规范≥（GBJ25－90）第3.1.4条，可按非湿陷性黄土地基进行设计。

关注中国强夯网官方微信公众号DC-WORLD，参与更多互动