【15000KN.m强夯实录】中海油珠海高栏终端105万m²碎石填海地基15000kN▪m强夯处理工程

摘要：中海石油（中国）南海深水天然气开发项目珠海高栏终端工程，该场地为开山填海、填谷形成，填海厚度5～30m，总共需要进行强夯的面积为105万㎡，根据回填土厚度等因素采用不同工艺和能级的强夯法进行加固处理，施工能级为2000KN.m、6000KN.m、12000KN.m、15000KN.m,夯后经浅层平板载荷试验、多道瞬态面波测试、标准贯入试验、圆锥动力触探试验等测试，陆域及海域夯后地基承载力特征值均不小于200kPa，夯后地基在检测深度范围内，整体波速较高，满足设计要求，为大面积强夯施工提供指导。

1   工程概况

珠海高栏港经济区投资建设南海深水天然气开发项目珠海高栏终端位于珠海市高栏港经济区南径湾作业区最南端的正咀山山体及相邻西南方向填海区, 占地约140万m²。该场地为开山填海、填谷形成,填海面积约为67.5万m²(其中含码头2万m²,征地红线与填海围堰之间的扩展面积3. 5万m²)。陆地面积71. 5万m²,其中回填面积为21.5万m²,炸山挖方面积为50万m² ,标高最北端为+50m,按0. 3%的坡度向南放坡。

总共需要进行强夯的面积为1050296m² ,其中需要采用高能级强夯区域(海域及陆域分层填土厚度大于9m区域)面积721059m²,采用低能量级强夯区域(陆域分层填土厚度不大于9m区域)面积约330253m²。场地回填土的成分以碎石土为主。根据上述分层原则,拟采用15000kN▪m能级强夯处理的面积272050m²,拟采用12000kN▪m能级强夯处理的面积449009m²,拟采用6000kN▪m能级强夯处理的面积266071m²,拟采用2000kN▪m能级强夯处理的面积63166m²。根据回填土厚度等因素采用不同工艺和能级的强夯法进行加固处理。

2  工程地质概况

拟建场地陆域地貌位于走丘塘 ( 361.7m) 南部山脚及大脑山除东部外的中下沿山丘,属低丘陵陡坡地貌,为一相对独立的山体,最高处为大脑山,海拔239.1m,最低3.50m,相对高差达235m。与走丘塘为一山沟相连。由于填海造地和工程建设的需要，局部山体(西北角山体)被无序挖采成为乱掘区,表土遭剥离,岩土裸露,局部已造成水土流失,坡面坑坑洼洼,地形地貌和植被遭受破坏,场内陡坎遍布,杂乱无章。东部和南部山体(除局部挖掘区外),大部分保持原始地貌,植被发育,坡面坡度一般为35°~40°。

海域勘探点勘探深度范围内掲露地层主要由新近人工填土 (Q4^ml ) 层、 第四系海陆交互相沉积(Q4^mc )层。场地土层情况见表2.9-1。 

3   设计方案

3.1 强夯地基处理方案的选用 

根据本场地工程地质条件, 结合以往同类工程特点、相邻场地已有的设计施工经验, 分析认为, 采用强夯法对场地地基土进行加固处理, 不仅是适宜的, 而且有以下几个方面是其他方案无法替代的优势:

(1)强夯工艺简单,工艺环节较少,施工质量容易控制。

(2)强夯法处理人工填土地基不仅可以提高地基土的强度,且处理后地基整体均匀。

(3)现场环境条件适宜强夯施工。拟建场区开阔,没有建(构)筑物,在强夯影响范围之内不存在扰民问题。

(4)工期短、施工效率高,与其他地基处理工艺相比,工期可大大缩短。

(5) 投资省。强夯法地基处理由于没有过多建筑材料的消耗, 在地基处理工艺中施工成本较低,可有效降低工程投资。                                                                

3.2  强夯设计施工技术方案 

(1)在制定强夯地基施工技术方案设计时,根据场地工程地质条件,结合国家相关规范和场地设计处理深度, 确定了采用多种夯击能对场地进行施工, 其中每种夯击能对应不同的夯击范围。夯击能2000kN•m主要针对陆域分层回填土厚度不超过4m的区域,夯击能6000kN•m主要针对陆域分层回填厚度不超过9m但大于4m的区域, 夯击能12000kN•m主要针对陆域分层回填厚度超过9m及海域回填厚度小于14m的区域, 15000kN•m主要针对海域回填厚度超过16m的区域。

(2)明确了夯坑回填料的成分、粒径、回填工艺顺序等,为土方和强夯施工提供便利。强夯施工前应在现场场地标高基础上采取高挖低填工艺整平场地,使场地标高接近设计标高,强夯过程中,夯坑应用骨料回填,骨料的土石比应达到3: 7, 2000kN•m及以下能级块石粒径不大于300mm; 2000kN•m以上能级块石粒径不大于500mm。点夯后平整场地,使场地标高高于设计标高 0. 2m,然后进行满夯。

(3)在制定强夯地基检测方案设计时,我们充分考虑到本场地沉降控制要求,为按分层总和法计算地基沉降、预测地基变形提供了充分依据。并严格按有关国家规范和招标文件要求布置了完善的检测手段,能准确地对施工质量进行检测和评价。根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79规定,本次检测设计采用原位测试和室内土工试验等方法进行,具体采用的原位测试有: 动力触探试验、 平板静力载荷试验、 瑞利面波测试。

利用土工试验结果确定夯后地基土物理力学性质指标改善程度、判定场地液化消除情

况,对夯后地基进行沉降、变形验算和预测;静力载荷试验成果确定强夯后地基土承载力;瑞利面波测试,主要用于浅层地基土探测,可结合室内实验、动力触探试验,综合评价地基土的物理力学性质指标改善的程度。通过上述几种检测手段可综合确定试夯后场地强夯施工参数和大面积强夯施工区地基强夯加固效果。

4   强夯试验

4.1 强夯试验目的

本次试验是对压缩层范围内地基进行加固处理的试验研究。主要目的是使地表一定深度范围内土层的密实度、均匀性得到有效提高,形成一定厚度的硬壳层,增强整体变形协调性, 满足后续设计对地基强度和变形的要求。

    具体的试验目标是:

    (1)为大面积地基处理设计、施工提供方案依据;

(2)确定和优化大面积施工技术参数;

(3) 通过地基处理前后与过程中的监测和检测, 动态了解地基的加固效果和变形特征,为后续设计提供依据。

在分析场地工程地质勘察资料的基础上提出适合相应能级的地基处理参数, 验证各种参数的合理性和适用性,通过对试验结果的综合比较,为后期大面积地基处理优化设计提供依据。

4.2  强夯试验区的选择 

试验区的面积: 2000kN•m能级强夯20mX20m, 6000kN•m能级强夯24mX24m，12000kN•m能级强夯40mX40m, 15000kN•m能级强夯40mX40m。本次试验试验区的选择原则是设计确定的各能级强夯区, 地质条件差、设计处理深度大的区域。

按照本设计初步确定的工艺 和参数进行试验性施工时, 根据地面沉降和变形的实际况,可对施工参数进行调整,使其更趋合理。

5   施工工艺

5.1 强夯施工技术要求

5.2  工艺流程 

15000kN•m、12000kN•m能级强夯施工工艺流程如下:

测量放线→强夯遍→强夯第二遍→加固强夯→满夯→检测验收。

6000kN•m、2000kN•m能级强夯施工工艺流程如下:

测量放线→强夯遍→强夯第二遍→满夯→检测验收。

6   检测、监测结果

根据2009年11月至2010年11月以及2012年3月至2012年9月的检测数据及分析, 得到以下结论:

(1)根据平板载荷试验结果(表2.9-3),陆域及海域夯后地基承载力特征值均不小于200kPa,满足设计要求。 

(2)根据标准贯入试验结果(表2.9-4),填石层厚度以下,淤泥质粉质黏土层地基承载力特征值为80~100kPa,粉砂层承载力特征值为126kPa,砾砂层承载力特征值为180kPa,黏土层及粉质黏土层承载力特征值均大于200kPa。

(3) 根据重型圆锥动力触探及钻孔试验结果(表2.9-5、表2.9-6),陆域填石层平均厚度为23.8m,海域填石层平均厚度29.4m。填石层的密实度均达到密实状态,地基承载力特征值均大于200kPa,满足设计要求。 

7   总结

    (1) 该工程项目为高能级强夯在处理填海造陆场地的典型案例, 此项目强夯优势凸显,造价低、坏保、工期短、制约因素较少。

(2) 夯后经平板载荷试验测试, 陆域及海域夯后地基承载力特征值均不小于200kPa, 满足设计要求。                                           

(3)多道瞬态面波测试表明夯后地基在检测深度范围内,整体波速较高,密实度均达到稍密——中密状态, 重型圆锥动力触探及钻孔试验表明陆域填石层平均厚度为23.8m, 海域填石层平均厚度29. 4m,填石层的密实度均达到密实状态,满足设计要求。