张庆旭
（山东电力工程咨询院有限公司，山东 济南 250101）
我国目前核电项目选址大部分位于沿海地区，设计方对四通一平阶段场平的要求基本只有场地标高、场地回填压实度等要求。场平施工方案基本采用分层回填碾压的方式。核电项目尚未大规模应用强夯方式进行场平处理。
某核电厂项目选址处于南方侵蚀丘陵地貌区，根据项目厂址测量成果分析，厂区挖填方量较大，均为500万m³以上，填方最深处约15m。如按照分层回填碾压方法进行场平，每层只能回填松土50cm厚，全部回填分层较多，且受南方多雨天气影响，工期不受控风险较大。而强夯作为一种成熟有效的地基处理方式，比较适合大规模回填的工程，在工期方面尤其具有优势。
因此，本文结合该核电厂厂址地质情况、地基处理要求，从工艺、工期、费用等角度分析分层回填碾压和强夯处理的优劣。
1.1 强夯地基处理方案
强夯地基处理主要方法为通过机械将重锤反复提升后自由落地，通过冲击、震动改变回填土层的密实度、渗透性，以提高土层的地基承载力。强夯处理地基适用于碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。强夯地基处理在道路、机场、港口、仓储、房建等领域有广泛应用。
强夯地基处理施工前，应在施工现场有代表性的场地选取一个或几个试验区，进行试夯或试验性施工。每个试验区面积不宜小于20m×20m，试验区数量应根据建筑场地复杂程度、建筑规模及建筑类型确定。应在试夯结束后一周至数周进行试夯检测，根据检测结果确定工程的强夯参数（如夯击能、有效加固深度、夯点布置等）[1]。
强夯的有效加固深度[2]根据工程经验预估如表1（最终应根据现场试夯确定）。
表1 强夯的有效加固深度（单位：m）
强夯设计应符合《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）、《强夯地基处理技术规程》（CECS 279-2010）及其他国家、行业相关规范、规程。
经过调研，该核电站厂址周边有地质情况相似的某火电厂项目，该火电厂场平采用强夯方案，按6000kN·m夯击能试夯后检测得到地基承载力特征值和地基土的变形模量，在考虑大面积施工质量控制及各种不利工况下地基土的工程特性，对试夯结果进行折减后，仍可达到330kPa和25.6MPa。
根据该核电厂场地平整阶段岩土工程勘察报告，厂区勘测区域范围内覆盖层主要为第四系人工成因素填土、淤泥质土、冲洪积成因黏性土及砂土和坡残成因粉质黏土等；
下伏砂岩、粉砂质泥岩等。地貌类型简单，总体以侵蚀丘陵地貌为主；
回填区地形地貌主要为剥蚀残丘和丘间沟谷，局部为冲积平原。而该核电厂地质情况、气候状况与所调研强夯厂址地质情况十分类似，为该核电厂采取强夯提供了有力的支撑。根据勘察报告，厂区挖方主要为中风化和强风化岩，挖方区土石方可以就地回填至填方区作为回填料。
根据场平设计标高推算，场地回填深度位于5～15m的区间，根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）以及《强夯地基处理技术规程》（CECS 279-2010）中夯击能和处理深度预估，选用6000kN·m夯击能可以进行有效处理，据此选用38t夯锤重量，落距16m，碎石土夯击处理深度8m左右，对于回填厚度8m以内采用一次回填强夯，回填厚度大于8m区域采取2次回填强夯。
实际强夯作业过程中，应先清表后挖除表层淤泥质土至中风化岩层，采用厂区挖方开山料回填。《强夯地基处理技术规程》规定，人工回填土粒径最大不超过800mm，实际回填时，为保证夯击质量，可采用粒径不大于500mm进行控制。为保证回填粒径满足要求，可在填方区设置破碎机，对到场的大粒径回填料进行就地破碎。回填材料到场并对大粒径破碎后，采取分层回填土石方，利用推土机进行粗平，然后再进行夯击处理，夯前回填高度可按规范提出的超过设计标高50cm控制，以保证夯击后顶标高满足要求。
夯击工艺应根据试夯检测结果确定，根据规范规定，对于大面积强夯，回填深度较大时，应增加复夯，复夯夯击能为选点夯的1/2。根据厂址的回填情况，结合规范规定，可采用两遍点夯加一遍满夯的组合工艺。根据规范，采用6000kN·m夯击能时对碎石土处理深度可达8～9m，该夯击能下夯点间距按5.5～6m设计，采用正方形布点。前两遍采用点夯，第二遍夯击点布置于第一遍夯击点中间，最后两击夯沉量均不大于100mm。第三遍满夯，夯击能可降低至3000kN·m，夯点之间搭接为1/4面积。最后两击夯沉量均不大于100mm。
强夯施工完成后，静置7d，待夯击应力扩散均匀之后进行地基均匀性、地基承载力特征值、压缩模量等参数的检测。以上相关参数及工艺均属初步设计，夯击参数应根据试夯结果调整后确定。
1.2 分层回填碾压方案
分层回填碾压是通过机械重量及机械振动能量使土体密实，以此提高土体强度，分层碾压适用于处理大面积填土地基。压实地基的施工质量检验应分层进行。每完成一道工序，应按设计要求进行验收，未经验收或验收不合格时，不得进行下一道工序施工。
碾压法施工时，应根据压实机械的压实性能、地基土性质、密实度、压实系数和施工含水量等，并结合现场试验确定碾压分层厚度、碾压遍数、碾压范围和有效加固深度等施工参数。根据经验预估时，分层碾压的参数见表2。
表2 填土每层铺填厚度及压实遍数
分层回填碾压施工前要进行试验，选取两个10×25m2具有代表性的区域进行试验。每层回填虚铺厚度分别控制在40cm、60cm左右。回填料的粒径控制在100mm，并不应含有淤泥质土、清表土、有机质含量大于5%的土。
根据该核电厂场平压实度的要求，需配备26t振动压路机，从碾压区两边向中间进行碾压，每道碾压轮迹应与上一道轮迹搭接1/4轮迹宽度，纵向轮迹搭接2m。压路机碾压时也采用组合碾压，第一遍碾压采用静压，压路机不开启振动；
第二遍采用弱振碾压一次；
第三遍采用强振碾压4～6次；
第四次再启用弱振一遍，之后再静压一遍。压路机工作时应控制行车速度，不宜过快，车速一般2km/h，总共碾压8遍左右。
碾压完成后检测压实度。压实度不合格时应增加一遍碾压后再检测压实度，之后循环，直至压实度合格。碾压过程中应对压实厚度、碾压遍数等详细记录。压实度的检测时间通常在12h左右，即每层施工间隔约为1d。上一层检测合格后方可进行下一层回填碾压施工。
2.1 费用对比
通过调研市场价格，分层回填碾压单价约4元/m³；
强夯价格与夯击数有关，夯击数越多，价格越高，市场价格约8击20元/m2。该核电厂初步回填面积约15万m2，回填土方量约80万m3。据此可以推算，强夯的总费用约为20元/m2×15万m2=300万元，而分层回填碾压费用为4元/m³×80万m³=320万元。强夯较分层回填碾压略有节省。
考虑到强夯处理后地基承载力及变形模量都较高，而分层回填碾压仅仅是场地回填平整，对承载力不作要求。如后期上部建筑物对地基承载力要求较高时，强夯的价格优势会进一步凸显。
综合来讲，强夯法与分层回填碾压的施工价格与场地条件、回填深度、回填方量、回填面积等因素相关，工程量越大，单价越低。通常情况下，强夯适合处理回填高度高、回填方量比较大的工程，根据经验，一般回填总高度不超过4m时，强夯与分层回填碾压的投资相差不大。应结合工程具体情况和市场报价进行详细分析来对比两种工艺的费用高低。
2.2 工期对比
根据经验，分层回填碾压每机每台班产量约2000m2，回填高度每层500mm。强夯每台班产量约600m2。
假定处理区域面积为2000m2，总回填高度8m。采用分层回填碾压处理，须分16层，且每层施工完成后须检测合格才能进行下一层施工，因此回填碾压时间为16d。
而强夯处理方式可一次回填到位，强夯处理时间约为4d，强夯完成静置7d后进行检测。
分层回填碾压受天气影响较大，雨天无法施工，台班产量受场地形状制约，场地不规则时产量受限。同时，还受回填厚度、取样检测时间等因素限制，尤其是施工前期受回填工作面的限制，每天的回填面积和回填方量较低，施工效率受到严重制约。
强夯处理方案受回填区面积和回填厚度、检测时间影响相对较小，相对分层回填碾压受天气影响小，单日开挖回填方量基本不受限制，施工时可迅速进入正常作业模式，形成施工高峰，可有效缩短工期。
分层回填碾压施工过程中，需要挖机、土方运输车辆、推土机等机械全过程配合，机械占用率较高，相互之间的配合较多，需要消耗较多的机械及人力资源。强夯则可一次回填到位，机械设备集中使用，可提高机械使用效率，减少周转时间。
综上所述，对于该核电厂大面积大方量的回填工程，强夯具有优势，尤其在工期方面优势更明显。因此，应结合该核电厂情况进行分析，因为厂区回填面积大、方量大，同时工期要求紧张，采用强夯可有效节约工期，并可减少上部结构施工时的地基处理时间和费用。只要在强夯过程中加强对回填土粒径、夯击遍数、夯点布置的监督、监控，制定详实可靠的控制措施，该核电厂采取强夯方式十分合适。
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