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摘要：在土木工程建设领域中，与上部结构比较，地基领域中不确定性因素多，问题复杂，难度大。地基问题不处理好，后果严重。因此，处理好地基问题，不仅关系所建工程是否可靠，而且关系所建工程投资的大小。处理好地基问题具有较好的经济效益。本文结合青海汉能太阳能电池生产基地项目生产厂房基础处理，介绍基础地质条件复杂、地下含水层富水性好的深基坑开挖换填压实技术，为同类工程提供参考。
关键词：基础 大开挖换填 技术
中图分类号：TU74文献标识码： A
一、工程概况：
青海汉能光伏300MW铜铟镓硒薄膜太阳能电池生产基地项目场地位于互助县高寨乡临空工业园区。地处湟水河北岸，属湟水河河谷平原区，场地距湟水河约80m，北侧距西平高速公路约100m，场地距平安县县城约10km，距西宁市约25km，场地区有公路与西宁相通,交通便利。项目总占地面积276290m2，一期建筑物占地面积60280m2，主要建筑物包括生产厂房1、公寓1、厂区道路、展厅、锅炉房、水泵房、大阵列、小车棚、门卫及围墙工程。
其中生产厂房1东西长163m，南北长263m，为大跨度工业厂房。基础为砼地梁独立基础，地基处理采取大开挖换填方式，基坑开挖至卵石层（持力层）， 开挖最大深度-7.0m，采用级配砂石料回填压实至-3.1m，级配砂石分层压实后压实系数不小于0.97。地基承载力特征值fak不得小于200KPa,压缩模量不小于25MPa。
二、施工难点：
本工程设计先拟定的是桩基基础，但是由于场地地形条件复杂，处于哈拉支沟与湟水河两河流交汇处，地下水丰富，挖至5～6米深仍未见卵石层，地下水上涌，侧壁饱和粉土层无法自力，塌落，无法有效保证成桩质量，经业主方、设计方、监理方、施工方等相关专家的方案评审决定采用大开挖换填的方式进行地基处理。开挖必须挖至持力层，开挖深度最深达到7.0m，地下水丰富如何排水，粉土无法自立及回填量大等都造成施工难度加大。本文对这些难点进行了技术研究与探讨。
三、技术研究：
㈠截、排水
施工现场通过挖探坑的方式确定出水方位及出水量，出水主要由场地西北侧流向东南侧，3m左右就出现地下水，单井出水量达1000m3/d左右，出水量过大。为了解决出水量过大影响施工问题，决定采用先截水后排水的形式进行地下水处理。
⑴截水
由于出水是由场地西北侧流向东南侧，因此在厂房西侧和北侧挖取截水沟进行截水处理。根据地质情况确定截水沟深度为4.5米，西侧截水沟出水直接引向哈拉支沟，北侧截水沟出水引向市政排水沟。减少了厂房基础范围的出水量和减缓了抽排水压力，为厂房基础换填干地施工提供了保障。
⑵排水
抽排水采用污水泵抽排，根据《青海汉能300MW铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池生产线项目岩土工程勘察报告》（青海省水文地质工程地质勘察院、二○一三年五月）中“根据前人资料，该区含水层富水性好，单井出水量一般为1000m3/d 左右，含水层渗透系数（K）为80～100 m/d。区内地下水水化学类型为SO4·HCO3～CI·Na型水，矿化度1.532～1.792mg/l，属微咸水。” 可知该区单井出水量一般为1000 m3/d左右，本次计算按照1000 m3/d进行计算抽排水能力。
根据截水沟开挖实际情况，建设单位、监理单位现场要求：在开挖基坑内增设底宽为1.0米的排水沟及顺每条条状基坑间隔50米设置一处集水坑（集水坑尺寸：2.0m*2.0m*2.0m），排水沟内回填卵石，具体尺寸及施工方案详见附图，开挖、回填、抽排水工程量由现场监理工程师据实核定。本工程基坑开挖同时抽水按5条基坑计算抽水量，每个基坑4个集水坑。
即日总抽水量为20*1000m³/d=20000m³/d；
每天按22小时抽水计算，则小时抽水强度909m³/h，则：
拟采用3台NS-100的污水泵（管径150mm，小时抽水量120m³，扬程32m，功率7.2KW、自带发电机）抽水，7台WQ-40-18-4（管径90mm，小时抽水量40m³/h，扬程18m，功率4kw、7台WQ-43-18-4型排污泵(管径90mm，小时抽水量43m³/h，扬程18m，功率4KW)，总排水量941m³/h，满足抽排水的要求，如抽水强度满足不了，我项目部将及时加大资源投入。
抽水作业时我项目部将在西侧、东侧、北侧分别布置水泵抽水，管路采用ф150、ф100的消防带管，前期分别布置两台75KW的发电机用于供电及照明，后期采用业主供电满足现场需求。
㈡深基坑开挖及防护
为保质保量完成基坑开挖施工，本基坑土方开挖主要采取以下主要措施：
⑴、开挖放坡按照1:1.25进行，开挖前应机械测量放样，坡顶5m范围内不堆载；
⑵、基槽开挖期间注意截排水，备足抽排水设备，确保基槽底部不受浸泡；
⑶、基槽底部采用机械开挖时，应在基槽底设计标高以上预留20～30cm土层人工清理；
⑷、基槽开挖后，应及时会同勘察、质检站及施工监理等有关部门验槽，验槽合格后方可进行下道换填工序。
基坑顶部边坡开口线以外1.5m处设置防护栏杆，防护栏杆标准：高1.2m，两道横杆，立杆每1.5m一道，立杆底部设置ф20锚筋（人工夯入），长1.0m、外露0.5m，并挂设防护网。
施工时，先用人工采用重锤将锚筋夯入，夯入土层内，再将立柱插在锚筋上，然后将两道横杆用脚手架管连接件固定在立柱上，最后将防护网固定在防护栏杆上。
防护栏杆涂刷红白相间的警示漆，附近设置警示标志、标示牌，并安排专人在周边看护，以防外来人员及设备出现意外掉入沟内。
㈢土方及级配碎石回填
⑴本工程基坑土方回填要求如下：
①、開挖后换填采用天然的砂砾料（主要在场内建设单位指定的部位取土，取土坑采用基坑开挖料回填）分层碾压形成，用18t振动碾进行碾压，碾压层厚按照30cm虚铺后碾压，其他参数经过现场生产碾压试验确定；
②换填采用通仓回填，回填至设计标高后需做现场静载试验，地基承载力特征值fak不得小于200KPa，试验由建设单位委托的第三方进行同步检测。检测时主要注重地基承载力特征值fak不得小于200Kpa这个指标，压实系数不作为考虑指标。
③基础混凝土施工后，应及时进行素土分层回填压实。
⑵回填施工工艺
①工艺流程:处理地基表面→检验砂石质量→分层铺筑砂石→洒水→夯实或碾压→找平、验收
②处理地基表面：将地基上表面的浮土和杂物清除干净，平整原有地基。
③对级配砂石进行技术鉴定，现场对级配进行检查，符合要求的方可以进行换填。
④分层铺筑砂石用小型运输车辆将拌合好的铺筑砂石料运入基坑，按每层厚度20㎝～30㎝铺筑，分层厚度用样桩控制。砂石地基底面宜铺设在同一标高上，铺筑的砂石应级配均匀，如发现砂窝或石子成堆现象，应将该处砂子或石子挖出，分别填入级配好的砂石。
⑤洒水：铺筑级配砂石在夯实碾压前，应根据其干湿程度和气候条件，适当地洒水以保持砂石的最佳含水量。
⑥夯实或碾压：根据本工程条件，采用20t的压路机满基坑铺筑压实，不得分段。夯实或碾压的遍数，由现场试验确定。拟定先静压两遍，振动碾压不少于4遍 压路 机在距离相邻建筑5m范围内严禁使用振动，只能静压，静压变数不少于10遍。碾压速度拟定40m/min,碾压轨迹搭接宽度不少于50cm。边缘和转角处应用人工或蛙式打夯机补夯密实。
⑦找平、验收：压实系数不小于0.97（必须严格控制和检测）每层的压实系数必须符合设计要求后才能铺设上层砂砾石层。最后一层压（夯）完成后，表面应拉线找平，并且要符合设计规定的标高。处理后的换填垫层承载力特征值为200kpa。
结束语
砂石料作为地基换填材料，成为地基持力层，提高基础下部地基强度，减少了本身的沉降变形量，同时由于砂石料的特性，起到了排水作用，地基中的水通过垫层快速排出，减少沉陷时间，确保工程的稳定性和安全度。在满足设计的要求下，选择砂石料换填，利用天然材料，就地取材，施工简便，不需要特殊机械设备，又可缩断工期，节省造价，是地基处理施工较为经济的一种做法。在类似的工程中值得推广。
参考文献：
1、《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002；
2、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 GB 50202-2002。
作者简介：
李福铭（1982.6--），男，湖北大冶人，工程师，中国水利水电第四工程局第三分局青海汉能太阳能电池生产基地项目部质量安全办主任。
曹禹（1988.4--），男，青海西宁人，助理工程师，中国水利水电第四工程局第三分局青海汉能太阳能电池生产基地项目部质量安全办副主任。
关键词：基础 大开挖换填 技术
中图分类号：TU74文献标识码： A
一、工程概况：
青海汉能光伏300MW铜铟镓硒薄膜太阳能电池生产基地项目场地位于互助县高寨乡临空工业园区。地处湟水河北岸，属湟水河河谷平原区，场地距湟水河约80m，北侧距西平高速公路约100m，场地距平安县县城约10km，距西宁市约25km，场地区有公路与西宁相通,交通便利。项目总占地面积276290m2，一期建筑物占地面积60280m2，主要建筑物包括生产厂房1、公寓1、厂区道路、展厅、锅炉房、水泵房、大阵列、小车棚、门卫及围墙工程。
其中生产厂房1东西长163m，南北长263m，为大跨度工业厂房。基础为砼地梁独立基础，地基处理采取大开挖换填方式，基坑开挖至卵石层（持力层）， 开挖最大深度-7.0m，采用级配砂石料回填压实至-3.1m，级配砂石分层压实后压实系数不小于0.97。地基承载力特征值fak不得小于200KPa,压缩模量不小于25MPa。
二、施工难点：
本工程设计先拟定的是桩基基础，但是由于场地地形条件复杂，处于哈拉支沟与湟水河两河流交汇处，地下水丰富，挖至5～6米深仍未见卵石层，地下水上涌，侧壁饱和粉土层无法自力，塌落，无法有效保证成桩质量，经业主方、设计方、监理方、施工方等相关专家的方案评审决定采用大开挖换填的方式进行地基处理。开挖必须挖至持力层，开挖深度最深达到7.0m，地下水丰富如何排水，粉土无法自立及回填量大等都造成施工难度加大。本文对这些难点进行了技术研究与探讨。
三、技术研究：
㈠截、排水
施工现场通过挖探坑的方式确定出水方位及出水量，出水主要由场地西北侧流向东南侧，3m左右就出现地下水，单井出水量达1000m3/d左右，出水量过大。为了解决出水量过大影响施工问题，决定采用先截水后排水的形式进行地下水处理。
⑴截水
由于出水是由场地西北侧流向东南侧，因此在厂房西侧和北侧挖取截水沟进行截水处理。根据地质情况确定截水沟深度为4.5米，西侧截水沟出水直接引向哈拉支沟，北侧截水沟出水引向市政排水沟。减少了厂房基础范围的出水量和减缓了抽排水压力，为厂房基础换填干地施工提供了保障。
⑵排水
抽排水采用污水泵抽排，根据《青海汉能300MW铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池生产线项目岩土工程勘察报告》（青海省水文地质工程地质勘察院、二○一三年五月）中“根据前人资料，该区含水层富水性好，单井出水量一般为1000m3/d 左右，含水层渗透系数（K）为80～100 m/d。区内地下水水化学类型为SO4·HCO3～CI·Na型水，矿化度1.532～1.792mg/l，属微咸水。” 可知该区单井出水量一般为1000 m3/d左右，本次计算按照1000 m3/d进行计算抽排水能力。
根据截水沟开挖实际情况，建设单位、监理单位现场要求：在开挖基坑内增设底宽为1.0米的排水沟及顺每条条状基坑间隔50米设置一处集水坑（集水坑尺寸：2.0m*2.0m*2.0m），排水沟内回填卵石，具体尺寸及施工方案详见附图，开挖、回填、抽排水工程量由现场监理工程师据实核定。本工程基坑开挖同时抽水按5条基坑计算抽水量，每个基坑4个集水坑。
即日总抽水量为20*1000m³/d=20000m³/d；
每天按22小时抽水计算，则小时抽水强度909m³/h，则：
拟采用3台NS-100的污水泵（管径150mm，小时抽水量120m³，扬程32m，功率7.2KW、自带发电机）抽水，7台WQ-40-18-4（管径90mm，小时抽水量40m³/h，扬程18m，功率4kw、7台WQ-43-18-4型排污泵(管径90mm，小时抽水量43m³/h，扬程18m，功率4KW)，总排水量941m³/h，满足抽排水的要求，如抽水强度满足不了，我项目部将及时加大资源投入。
抽水作业时我项目部将在西侧、东侧、北侧分别布置水泵抽水，管路采用ф150、ф100的消防带管，前期分别布置两台75KW的发电机用于供电及照明，后期采用业主供电满足现场需求。
㈡深基坑开挖及防护
为保质保量完成基坑开挖施工，本基坑土方开挖主要采取以下主要措施：
⑴、开挖放坡按照1:1.25进行，开挖前应机械测量放样，坡顶5m范围内不堆载；
⑵、基槽开挖期间注意截排水，备足抽排水设备，确保基槽底部不受浸泡；
⑶、基槽底部采用机械开挖时，应在基槽底设计标高以上预留20～30cm土层人工清理；
⑷、基槽开挖后，应及时会同勘察、质检站及施工监理等有关部门验槽，验槽合格后方可进行下道换填工序。
基坑顶部边坡开口线以外1.5m处设置防护栏杆，防护栏杆标准：高1.2m，两道横杆，立杆每1.5m一道，立杆底部设置ф20锚筋（人工夯入），长1.0m、外露0.5m，并挂设防护网。
施工时，先用人工采用重锤将锚筋夯入，夯入土层内，再将立柱插在锚筋上，然后将两道横杆用脚手架管连接件固定在立柱上，最后将防护网固定在防护栏杆上。
防护栏杆涂刷红白相间的警示漆，附近设置警示标志、标示牌，并安排专人在周边看护，以防外来人员及设备出现意外掉入沟内。
㈢土方及级配碎石回填
⑴本工程基坑土方回填要求如下：
①、開挖后换填采用天然的砂砾料（主要在场内建设单位指定的部位取土，取土坑采用基坑开挖料回填）分层碾压形成，用18t振动碾进行碾压，碾压层厚按照30cm虚铺后碾压，其他参数经过现场生产碾压试验确定；
②换填采用通仓回填，回填至设计标高后需做现场静载试验，地基承载力特征值fak不得小于200KPa，试验由建设单位委托的第三方进行同步检测。检测时主要注重地基承载力特征值fak不得小于200Kpa这个指标，压实系数不作为考虑指标。
③基础混凝土施工后，应及时进行素土分层回填压实。
⑵回填施工工艺
①工艺流程:处理地基表面→检验砂石质量→分层铺筑砂石→洒水→夯实或碾压→找平、验收
②处理地基表面：将地基上表面的浮土和杂物清除干净，平整原有地基。
③对级配砂石进行技术鉴定，现场对级配进行检查，符合要求的方可以进行换填。
④分层铺筑砂石用小型运输车辆将拌合好的铺筑砂石料运入基坑，按每层厚度20㎝～30㎝铺筑，分层厚度用样桩控制。砂石地基底面宜铺设在同一标高上，铺筑的砂石应级配均匀，如发现砂窝或石子成堆现象，应将该处砂子或石子挖出，分别填入级配好的砂石。
⑤洒水：铺筑级配砂石在夯实碾压前，应根据其干湿程度和气候条件，适当地洒水以保持砂石的最佳含水量。
⑥夯实或碾压：根据本工程条件，采用20t的压路机满基坑铺筑压实，不得分段。夯实或碾压的遍数，由现场试验确定。拟定先静压两遍，振动碾压不少于4遍 压路 机在距离相邻建筑5m范围内严禁使用振动，只能静压，静压变数不少于10遍。碾压速度拟定40m/min,碾压轨迹搭接宽度不少于50cm。边缘和转角处应用人工或蛙式打夯机补夯密实。
⑦找平、验收：压实系数不小于0.97（必须严格控制和检测）每层的压实系数必须符合设计要求后才能铺设上层砂砾石层。最后一层压（夯）完成后，表面应拉线找平，并且要符合设计规定的标高。处理后的换填垫层承载力特征值为200kpa。
结束语
砂石料作为地基换填材料，成为地基持力层，提高基础下部地基强度，减少了本身的沉降变形量，同时由于砂石料的特性，起到了排水作用，地基中的水通过垫层快速排出，减少沉陷时间，确保工程的稳定性和安全度。在满足设计的要求下，选择砂石料换填，利用天然材料，就地取材，施工简便，不需要特殊机械设备，又可缩断工期，节省造价，是地基处理施工较为经济的一种做法。在类似的工程中值得推广。
参考文献：
1、《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002；
2、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 GB 50202-2002。
作者简介：
李福铭（1982.6--），男，湖北大冶人，工程师，中国水利水电第四工程局第三分局青海汉能太阳能电池生产基地项目部质量安全办主任。
曹禹（1988.4--），男，青海西宁人，助理工程师，中国水利水电第四工程局第三分局青海汉能太阳能电池生产基地项目部质量安全办副主任。