強夯擠淤碎石墩墻在某基坑支護工程的應用

曾憲歡

(廣東省基礎工程公司，廣東廣州 510620)

1 項目概況

某項目場地為吹填淤泥經抽真空處理后土方回填形成，其中西、北兩側仍為淤泥區，東、南兩側為已有圍堰。污水池基坑支護工程位于H1 地塊南面，東離中4 路約2 m，南離濱海大道約15 m，該污水池為47.95 m×52.3 m，總面積約為2300 m2，污水池開挖深度5 m(圖1)。

圖1 污水池平面(mm)

圖2 地層分布示意(mm)

基坑周邊均為新近形成場地，場地開闊，既無建(構)筑物，也不存在地下管線。上層為1～2 m 厚新近填土層;中層為淤泥層，淤泥深度約7 m;下層為海洋貝類沉積層。其中淤泥含水率約85%，內摩擦角約為0o，標貫1～2 擊，流塑－軟塑狀(圖2)。

2 方案選擇

本工程基坑規模不大，埋深較淺，施工難度不算大，可選用的支護方法很多。習慣上在這種土層開挖基坑一般采用重力式擋墻、地下連續墻、復合土釘墻支護和板樁式支護等基坑支護方法。根據估算，采用常規的基坑支護方法，工程造價都較高，不能滿足建設單位在經濟投資方面要求。為此，在保證基坑安全的前提下，施工前必須尋找更為經濟的基坑支護方法。

強夯擠淤碎石墩墻復合地基作為地基處理方式一直被廣泛應用，而作為基坑支護方式尚未見到應用實例。在軟弱淤泥層中，基坑支護如果選用強夯擠淤碎石墩墻方式施工，既具有軟基加固的優點又有基坑支護的功能。考慮到工程所在地塊屬圍海區，場地較開闊，周邊無重要建筑物和地下管線，經充分論證計算，施工中決定采用強夯擠淤碎石墩墻基坑支護法施工。

3 方案實施原理

強夯擠淤碎石墩墻基坑支護的工藝原理是在基坑周邊淤泥層中添加碎石加料強夯，采用多次填入和夯擊，最終形成密實的柱狀碎石墩，然后再以密集的點形成線擠淤與面擠淤。通過強夯沖擊能將含水量高、抗剪強度低、具有觸變性的淤泥排開，形成以抗剪強度高、透水性好的碎石，形成密實度高、壓縮性低、應力擴散性能良好、承載能力較高的強夯擠淤擋土墻整體。當墻體的豎向長度、墻身厚度足夠大時，在墻體范圍內的土工特性得到了極大的提高，形成類似密實碎石土的地層，即形成重力式擋土墻，再結合放坡就可以作為較淺基坑的圍護結構。

強夯擠淤碎石墩墻除在淤泥中形成支護墩體外，還對碎石墩墻邊土和支護墩底端以下面的土有擠密作用，因此，強夯擠淤的加固深度應包括墩體擠淤深度和墩下加密范圍。同時，碎石墩墻本身也是一個排水體墻，有利于加快支護墩邊淤泥的排水固結。因此，強夯擠淤碎石墩墻的原理，相當于墩下土體的強夯、碎石墩、排水體三種作用的疊加。

強夯擠淤碎石墩墻這種結構型式須主要進行抗傾覆、抗滑移、正截面承載力、放坡體的穩定的計算。以污水池工程為例進行計算，碎石墩墻結構計算模型為梯形重力式擋墻，如圖3。

圖3 碎石墩墻結構計算模型(mm)

4 施工要點

強夯擠淤用碎石加料，累計夯沉量為設計墩長的1.5～2倍(本工程取1.5 倍=8.5×1.5=12.75 m)。強夯擠淤墩分兩遍進行，第一遍點夯夯擊能在累計夯沉量達到6 m 前取1200 kN·mm;達到6 m 后夯擊能取2500 kN·mm，第二遍點夯夯擊能2500 kN·mm。每次夯沉量應滿足下列條件要求:①最后兩擊的平均夯沉量不大于50 mm，不因夯坑過深而發生提錘困難。②夯坑周圍無過大的隆起。兩遍強夯擠淤完成后再進行一次滿夯，滿夯夯擊能800 kN·mm，搭接1/3。強夯擠淤墩柱頂鋪設一層厚度不小于500 mm 的壓實墊層，墊層材料與墩體相同采用碎石，碎石粒徑10～50 cm。強夯擠淤施工可按下列步驟進行。

(1)夯點布置。夯點梅花形布置，夯點間距為夯錘直徑的2～3 倍。本工程取2 倍，夯點間距4 m，第一遍夯點與第二遍夯點間距2 m。

(2)平整場地。測放出強夯擠淤區域然后運送材料到強夯擠淤區域并用推土機推平(平整場地邊線比強夯擠淤區邊線外推2～3 m)，厚度2 m。在強夯擠淤區域邊堆放材料，以便就近取料加料。

(3)測量放線。夯點測放及場地高程測量儀器采用全站儀、鋼卷尺、水準儀和塔尺。先測放出場地高程和第一遍夯點位置。夯點測放前，根據施工圖和廠區坐標系計算出各控制點和夯點的坐標，經復核無誤后，填寫《施工夯點坐標一覽表》，以備測放夯點時使用。向全站儀內輸入坐標時兩人進行復核，防止出錯。夯點測放先放出控制點然后用鋼卷尺放出各夯點，夯點鮮明的標識，測放誤差應滿足規范和設計要求;

(4)起重機就位，夯錘置于夯點位置。起重機行走與吊移夯錘不得同時操作，起重機行走過程當中如發生陷機情況則必須退出該區并用挖機加料壓密后再行走。夯錘吊至夯點位后必須水平放置;

(5)測量夯前錘頂標高。用水準儀和塔尺測出錘頂標高并記錄，塔尺放置位置應為夯錘下落后較不易被材料掩埋的位置;

(6)夯擊并逐擊記錄夯坑深度。起重機盡量直線行走施打，當夯錘落入坑內傾斜較大時，應將坑底填平再夯。當夯坑過深而發生起錘困難時停夯，向坑內填料直至與坑頂平。記錄填料數量，如此重復操作直至滿足規定的夯擊次數及控制標準才算完成一個墩體的夯擊。當夯點周圍軟土擠出影響施工時，可隨時清理并在夯點周圍鋪墊碎石，繼續施工。施工宜采用自由落鉤。開鉤系利用直徑9.3 mm 鋼絲繩，通過吊桿頂端的滑輪，固定在吊桿上作為拉繩，當夯錘提至要求高度使自由脫鉤下落。鍾擊速度為為1～2 min 起落1 次。夯坑內或場地積水應及時排除。當場地地下水位較高，夯坑底積水影響施工時，采用措施降低地下水位，使地下水位低于夯坑底面以下一定深度;

(7)重復(4)～(6)步驟，完成第一遍強夯擠淤施工;

(8)重復(2)～(7)步驟，完成第二遍強夯擠淤施工。第一遍強夯擠淤施工完成7d 后待孔隙水壓力消散后進行第二遍強夯擠淤施工，第二遍強夯擠淤施工從第一遍強夯擠淤施工開始的夯點位附近開始;

(9)平整場地后進行滿夯施工，滿夯采用8t 滿夯錘施工，將場地表層松土夯實，并測量夯后場地高程;

(10)鋪設墊層，并分層碾壓密實;

(11)基坑放坡開挖施工。

5 施工效果總結

(1)該技術機械化程度高，一般使用市場上已大量存在的強夯機械。

(2)主要材料應用天然砂石，或者無毒無害工業廢渣、建筑垃圾硬骨料等材料，可以就地采材，基本上屬于原生態的處理方法，在獲得較好經濟效益的同時，也可提高巖土資源利用率。

(3)擠淤后支護墩墻墻體不需要凝固時間，施工完即可進行開挖，大大縮減了施工時間。施工簡便，質量易控制，且具有良好的樁式置換和整式置換效果，技術可靠。

［1］蔣國盛，李紅民.基坑工程［M］.中國地質大學出版社，2000

［2］劉永紅.地基處理［M］.中國電力出版社，2005