重力式碼頭厚基床重錘夯實分層厚度探討

李芙蓉 張建鑫

摘 要：重力式碼頭拋石基床厚度越來越大，采用傳統的重錘夯實工藝每層夯實后的厚度不宜大于2m。通過增加錘重，加大夯錘落距的方法增大夯錘夯擊能，計算夯錘有效夯擊能，將重錘夯實基床分層厚度從傳統的2m/層提高到3m/層。馬村港區三期散雜貨碼頭工程拋石基床的夯實施工結果表明，通過增加錘重，加大夯錘落距增加夯錘夯擊能的重錘夯實工藝效果較好，平均夯沉率達到了14.62%，施工效率明顯提高，節省了工期，降低了工程造價，可為類似工程提供參考。

關鍵詞：重力式碼頭 厚基床 重錘夯實法 分層厚度

1.引言

重力式碼頭拋石基床夯實工藝一般為重錘夯實法和爆夯法，爆夯法工效高，施工速度快，但是對周邊環境會產生明顯的地震效應，因此爆夯法受周邊環境的制約。重錘夯實法施工機動靈活，對周邊環境影響小，施工干擾小。本工程左邊緊鄰華能電廠碼頭，右邊緊鄰新興港碼頭，不適合爆夯法。本工程基床厚度平均6m，基床底標高-22.4m，基床頂標高-16.4m。依據《重力式碼頭設計與施工規范》的規定，采用重錘夯實法夯實基床，每層厚度宜大致相等，夯實后厚度不宜大于2m。對于本工程厚度為6米的基床，如果按照規范2m一層需分3層夯實，如果按照3m一層，則只要2層，夯實面積可以減少1/3，本文從基床夯實分層厚度的角度出發探討通過增大夯錘夯擊能從而增加基床夯實分層厚度的可行性。

2.夯錘估算

2.1夯擊能計算

本工程擬采用圓臺形夯錘，錘重12.42t，落距4m，夯錘直徑1.44m（扣除排氣孔后的夯錘底面積為1.625m2），不計浮力、阻力影響，夯擊能計算如下：

經過計算，η=0.869，夯錘繞流阻力系數取1.2時，ε=191.9KJ/m2，考慮了浮力、阻力影響后，夯擊能損失達36%。夯錘繞流阻力系數取1.6時，ε=174.7KJ/ m2，考慮了浮力、阻力影響后，夯擊能損失達41.7%。可見繞流阻力系數對夯錘有效夯擊能量的影響較大。

2.3有效加固深度估算

根據文獻[3]的工程實例，當單位面積有效夯擊能為222KJ/m2時，有效加固深度可達4米。本工程夯錘為圓臺形，且有豎向排氣孔，繞流阻力系數可取小值，在繞流阻力系數取1.2時，有效夯擊能為191.5KJ/m2，足以對3米厚拋石基床進行有效加固。

3.典型施工驗證

本次典型施工選取里程為AK0+000～AK0+014為試夯段，長度14m。試驗段基床底標高-22.4m，考慮夯沉量后的基床拋石平均厚度3.5m，基床頂寬19.6m。采用8m3抓斗船作為打夯船，配備12.42T夯錘，基床夯實按八夯次進行施工，采用相鄰壓半夯的夯實方法，打夯遍數不少于兩遍（即初夯、復夯各一遍）。基床夯實過程中嚴格控制夯錘吊高，夯實邊線及范圍，不得漏夯。在試夯范圍內選取八個斷面，每個斷面上1點/1m進行夯沉觀測，求出平均值。觀測時對夯前和第八夯次后各測一次，分析夯沉量和夯沉率，并以不小于150KJ/ m2的夯擊能復打一夯次的平均沉降量不超過30mm為標準控制。

經過測量計算試夯段平均夯沉率為14.62%，復夯測量的平均夯沉量為22.4mm，小于30mm，均滿足規范要求。

4.沉箱沉降量觀測

沉箱安裝及回填一段時間后，從2016年10月到2017年2月對沉箱沉降進行了觀測，沉箱沉降總體較小，平均沉降量92mm，具體沉箱量見圖4。

5.結論

通過增加錘重，加大夯錘落距的方法增大夯錘夯擊能，將重錘夯實基床分層厚度從傳統的2m/層提高到3m/層是可行的。

采用12.4t夯錘，落距4米可滿足本工程拋石基床3m厚度夯實要求，實際施工中基床平均夯沉率為14.62%，復夯平均夯沉量22.4mm，均滿足規范要求，沉箱沉降量也不大。

適當的提高拋石基床重錘夯實分層厚度，可有效提高施工效率，加快施工進度，保證工期。

參考文獻：

[1]王德利，水下夯錘的沖擊能[J].水運工程1985（01）.

[2]王德利，不同夯錘的水下夯實效果及夯錘阻力理論在水下夯實中的運用探討[J].水運工程1990（03）.

[3]童新春等，重力式碼頭拋石基床重錘夯實施工效率改進研究[J].水運工程2013（03）.

[4]葉峰等，重錘夯實拋石基床的有效加固深度試驗研究[J].巖土力學2011（04）.

[5]謝立全等，水下拋石基床重錘夯實及夯錘工作性能數值分析[C].全國水工巖石力學學術會議2010.

[6]中華人民共和國交通部JTS167-2-2009，重力式碼頭設計與施工規范[S].北京：人民交通出版社.