工程实例：某220k V变电站场地强夯地基处理方案设计
拟建的国家电网公司某户外220k V变电站位于河北省赤城县，距小营村东约600m，距国道G112南侧约100m，省道S241约275m。建设区域南北长125m，东西宽约100m，该区北侧紧邻G112国道，交通便利。站区范围内地形南高北低，相对平坦、较开阔，周围自然环境较好，附近虽有工厂，但污染较少，区内无矿产资源，不存在压矿问题，也不存在采空区，此外区内无重点保护的自然、人文遗址，也没有机场和军用设施。为缩短工程建设周期，提高工程质量，该项目主要针对站区地层特征，对区内强夯地基处理方案进行研究。
1.工程地质概况
拟建的某220k V变电站场地内的主要地基土层由上至下分别为：①粉质黏土，灰黑色，厚3.4～4.0m，具强烈湿陷性；②黄土状粉土，褐黄色，厚0.5～5.30m，具中等湿陷性；③粉土，褐黄色，厚0～1.2m，具轻微-不具湿陷性；④卵石层，杂色，密实，中-粗砂充填，未揭穿。场地范围内总体地形平坦开阔，地下水位埋深大于30m，场地湿陷性等级为Ⅱ级非自重湿陷性，各深度土层的主要物理力学参数见表5-4。
依据场区工程地质概况，可选的地基处理方案有强夯、柱锤挤密工艺的灰土挤密桩、水泥土挤密桩、挤密CFG、大开挖换填等。无论何种方案，按要求均须全部消除场地湿陷性，处理后地基承载力不小于180k Pa，以满足上部建（构）筑物建设要求。
表5-4 场地内土层物理力学参数
2.地基处理方案设计
拟建场地整平后标高约95.0m，根据建筑物概况、《岩土工程勘测报告书》《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2012）、《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB 50025—2018）、《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011），采用强夯地基处理或挤密工艺的灰土、水泥土桩复合地基方案较适宜。经过地基处理方案的比选和经济技术分析评价，并结合施工工期要求，确定采用强夯施工方案，设计强夯夯击能为8000k N·m，间距4.0m×4.0m，处理后的地基承载力不小于180k Pa，故场地周边须挖隔震沟，导致施工范围将远超出建筑红线，且须移动外侧地下光缆和地面高压线，8000k N·m的夯击能可能影响到邻近居民与工厂。若减小夯击能，则需开挖运土出场，下部土层强夯施工完毕后，再将运出场地的土运回，场地整平后再进行强夯。在工程总造价不变的情况下，工期将延期2周。
拟建场地土样含水量若接近最优含水量，则可适当降低夯击能，可达到设计的加固深度；反之，含水量过大，施工中将出现“橡皮土”，或因含水量过小，有效加固深度会减小。为提高设计方案的可靠性，从现场取样（粉土层）进行了击实试验，结果见表5-5。由表5-4、表5-5可知，拟建场地土层含水量（17.6%），接近最优含水量（17.7%），因此对施工较有利。
表5-5 击实试验结果
注 筒质量为4589.3g，筒体积为947.4cm3。
强夯法的有效加固深度既是反映处理效果的重要参数，又是选择地基处理方案的重要依据。影响有效加固深度的因素除夯锤重、落距外，还与夯击次数、锤底单位静压力、地基土性质、不同土层厚度和埋藏顺序以及地下水位等密切相关。本项目施工拟选择夯锤直径为2.5m，锤重17.8t，吊高16.9m，自由落体自动脱钩，夯击能为3000k N·m，经计算得加固深度约6.9m。考虑到场地底层为卵石层，强夯冲击波的反射能力较强，预计在夯击能为3000k N·m的夯击下，加固深度可达到7.0～7.5m，满足工程施工要求。
拟建场地的平整、强夯施工顺序为：①将表层耕植土清除，场地北侧需加固处理的土层厚度仅为3.8～4.5m，最大不超过6.0m，由于需要加固土层的含水量接近塑限含水量，因此，用3000k N·m的夯击能进行强夯施工可满足加固深度要求；②在场地北侧的第一次和“隔排跳打”第二次点夯施工完毕后，进行北侧夯击能为1000k N·m的满夯施工；③进行场地整平，确保北侧土层厚度达到9～11m，下部4～6m的土层已得到强夯处理，未处理的素填土厚度为4.5～5.1m，在点夯施工完毕后，后期满夯的有效影响深度可达2.5～3.5m，可完成北侧地表回填土的夯实目标，南侧土层厚为9.8～11.2m，下挖深度为4.8～6.5m；④全场地采用3000k N·m的夯击能，用“隔排跳打”工艺进行施工，可完全消除拟建场地土的湿陷性；⑤在场地整平后，采用夯击能为1000k N·m进行满夯施工。由于强夯施工和场地整平可穿插同步进行，故可大幅度缩短施工工期。
3.强夯地基处理效果分析
施工完毕1周后，共布置静载荷试验点9个（编号为1～9号），湿陷性检测点12个（编号为10～21号）对本研究方案的施工效果进行检测，其中1号点的检测结果见表5-6。由表5-6可知：本研究方案基本消除了场地土体的湿陷性，可见该场地采用3000k N·m的夯击能进行强夯地基处理达到了设计要求。
表5-6 1号点的检测结果
4.小结
以河北省赤城县某户外220k V变电站拟建场地为例，结合区内地层特征及相关施工要求，对区内强夯地基处理方案进行了设计施工，有效解决了区内土体的湿陷性，此外，由于强夯施工和场地整平可穿插同步进行，在一定程度上缩短了施工周期，对于类似工程具有一定的参考价值。