低能量強夯法在港口項目軟基加固中的應用

張 弦

(中交四航局第三工程有限公司，廣東 湛江 524005)

0 前 言

20世紀70年代，強夯法地基處理技術在被我國部分工程施工單位慢慢推廣應用。因為其較強的實用性、極其廣泛的適用性，因而運用廣泛。通過對其進行多年的研究和探索以及經驗總結，強夯法地基處理技術的施工工藝從以前的粗粒土狀態慢慢轉變到飽和軟黏土的地基實施處理，并在這個過程中不斷被改進、提高和完善[1]。在處理軟黏土地基加固時所采用的新型強夯工藝：“先輕后重、少擊多遍”在多個文獻中都有被提到。但目前采用強夯法對飽和軟黏土地基進行施工或加固處理時還存在許多爭議，針對施工作業中采用的部分新型方法和工藝仍需要通過大范圍試驗、大量數據的采集和積累進行驗證和檢驗。

1 工程簡介

計劃建設于重慶市涪陵區白濤街道聯農村6社的重慶港涪陵港區白濤作業區大石溪碼頭工程，位于烏江右岸，距河口20.6～21.5 km處。擬建工程面臨烏江，背靠渝懷鐵路，距該鐵路貨站直線距離不到2 km，陸域現有沿江公路通向白濤老鎮區，距離約5 km，交通方便。本項目計劃建設1 000 t級2個，結構上需要兼顧5 000 t級泊位及其所配套的有關設施。碼頭貨物每年的吞吐量約為120萬t，其中，固體化危品的吞吐量約占總量的50%，普通件雜貨的吞吐量約占總量的50%。

2 基礎強夯處理

普夯夯擊能為1 000 kN·m，強夯單點夯擊能量為3 000 kN·m。強夯加固面積69 370 m2。強夯施工工藝流程為：場地整平→標高測量→第一遍夯點放樣→第一遍夯點施工→夯坑補填料、整平→標高測量→第二遍夯點放樣→第二遍夯點施工→夯坑補填料、整平→標高測量→夯坑補填料、整平→標高測量→普夯→整平壓實→檢測交工。

2.1 施工準備

1)技術準備。對現場進行仔細核對，如發現現場與設計圖不符，應及時通知現場監理及設計人員，以便及時進行設計調整和變更。仔細了解和熟悉現場地質條件、地下水位、地面狀態及周圍環境，特別注意人工構造物的位置，根據設計圖、現場條件及業主進度要求編制施工計劃報監理和業主審批。

2)施工設備。強夯機械的組成部分有起吊設備、脫鉤裝置和夯錘等，吊車采用履帶吊，其規格為50 t；夯錘規格為重20 t、直徑2.0 m，且選用自動脫鉤。

3)勞動力。一個強夯組的人員組成為：2名吊車司機、3名測量人員、4名起重工。

4)強夯施工前按強夯施工要求進行基底整平，設計臨時排水溝以避免雨水浸泡基底。

2.2 試 夯

1)在正式的施工作業前，必須嚴格遵守工程的設計技術要求和強夯試驗說明對其進行強夯試驗和試夯，以確保具體的強夯施工參數。

2)試夯段的選擇應該具備代表性，試夯段的面積應>100 m2，試夯次數>10擊。

3)施工前7天，將試夯位置、試夯方案等報監理工程師審批，當監理工程師認可試夯方案后方可進行試夯。

4)試夯應進行各夯錘沉降量、夯錘震動影響范圍、夯實前后填土密實度等測試，報監理工程師和設計代表。

5)當發現實際強夯的填方土料與試夯的填方土料有明顯差別時，應重新試夯。

2.3 點 夯

根據試夯結果做好施工組織計劃，施工方案主要包括：強夯參數、強夯面積、場地布置、施工設備、施工順序及進度計劃、施工技術措施、施工安全措施等[2]，并將施工方案報監理工程師審批。

1)夯點放樣。以軌道梁基礎的中線、各區角點控樁為基準點，按打擊點間距為5 m標準用50 m鋼卷尺和全站儀器準確放出第一遍夯點位置，其誤差應<5 cm，在夯錘震動影響范圍以外的地方設置相對水準點位置，利用水準儀測量夯點高程。選擇2～3個夯點，在該夯點周圍布置4～5點并測量其高程，以便進行夯坑沉降及周圍土體隆起的測量。

2)點夯。①本工程強夯地基處理擬采用4臺配備25 m的龍門架和帶自動脫鉤裝置的W200A型的50 t履帶式強夯機，配備直徑為2 m的20 t夯錘，進行夯擊時遵守之前確定的夯擊點數；②夯機就位后需對中夯錘，對中誤差<10 cm，利用水準儀測量人員可以測出夯錘錘頂標高，在《強夯施工記錄表》上記錄測量數據；③指揮人員的指揮吊機作業，使夯錘提升至設計高度后，應稍暫停片刻保證夯錘不擺動，然后提升繼續進行，夯錘自動脫鉤、自由下落；④夯錘落下后，利用水準儀等工具測量人員可以測量出錘頂標高，并將其標尺讀數記錄在《強夯施工記錄表》上，同時對數據進行處理和計算，將夯沉量記錄在表內；⑤在施工過程中，當夯沉量太深無法繼續強夯時，移機、挪錘，挖掘機或推土機配合夯坑回填料并整平，夯機回到原位繼續施工，當最后兩擊達到收錘標準后，該點的的夯擊結束；⑥必須按照設計要求的次數對夯擊點進行夯擊，當最后兩擊的平均夯沉量<50 mm、不因夯坑過深而發生起錘困難、夯坑周圍地面不應過大地隆起方可收錘；⑦可根據土中的超靜孔隙水壓力的消散情況來確定兩遍夯擊之間的間隔時間。

3)夯坑回填。根據累計夯沉量估計需填土石方量，組織回填料對夯坑進行回填，夯坑周圍的土體被推土機推至坑內，使夯坑內土體比周圍土體高出約5～10 cm，回填料采用原場地整平時挖出的堆載料。

2.4 普 夯

強夯結束后還需進行普夯，以1.5 m行距和點距搭夯，每點2擊。

2.5 加固效果檢驗

加固效果采用靜力觸探、標準貫入試驗、孔隙水壓力、變形監測等方法進行檢驗[3]。夯擊前后土的錐尖阻力隨深度的變化可通過靜力觸探測量，夯擊前后土的N63.5值隨深度的變化可通過標準貫入試驗檢測，夯坑體積與四周隆起量可通過地面變形監測測量得出。

2.6 檢驗項目及方法

表1所示為強夯地基允許偏差、檢驗數量和方法。

表1 強夯地基允許偏差、檢驗數量和方法

1)夯擊次數：監理工程師對施工記錄進行監理和檢查，同時在施工過程中進行時隨機抽查。

2)夯坑沉降量：采用水準儀對其進行測量和檢查，保障最后兩擊的夯坑沉降量達到設計標準和要求。

3)密度測試：采用灌砂法，標準干密度測試時應考慮含石量。

3 軟基加固時采用低能量強夯法的參數

3.1 排水系統

采用低能量強夯法對排水系統進行設置時具有顯著優勢，采用局部的井點降水聯合明溝的排水方式，使得砂面高于水位，在施工的時候軟基加固方式的要求得到有效滿足，并且為質量提供了堅實的保障。采用強夯法，第一次處理結束在排水時可以采用插設井點管法。井點管埋設施工中，用水將井孔沖洗成孔后將沖管拔出，同時將井點管插入且井點管四周用黏土回填密實。一般地，強夯過程造成的超孔壓在持續排水24 h以后可以被消散。

3.2 布點方式

采用低能量強夯法對施工參數以及布點進行設置時具有顯著優勢，從上述數據處理分析可得，單擊夯能大小在800～1 350 kN·m范圍內時，一般夯擊2次就可以達到設計標準要求。地基加固的要求和地基上的性質決定了夯擊次數和布點方式，同時根據現場的實際情況進行分析處理，確定具體方案，應采用梅花形布點用于大面積施工，其特點是夯擊次數少；一般小間距施工時夯擊2次，同時應該注意其間隔時間。在施工過程中，要跟據上部結構的恢復情況和超孔壓消散現場的具體情況，加強對孔壓的監測與分析，根據實際施工狀況，確定一般的夯擊間隔時間在7～14天范圍內。

3.3 兩遍夯擊的間隔時間

具體分析了由于低能量強夯法和軟黏土結構的恢復而引起的超孔壓的消散情況，一般地，首次夯擊后需再等待7天左右的時間，才可實施二次夯擊，二次夯擊后再等待一個月時間，對上部結構等進行施工和墊層。

4 結束語

通過對本文中施工工藝和相關參數進行合理分析，為了提高港口軟基加工的施工質量可以采用低能量強夯法，這種新型的低能量強夯法可明顯縮短施工工期，同時可以實現工程中的主動排水。第一遍夯實結束后，需要對排水系統進行合理的優化以便進行井點降水的有效實施。軟基加固時采用低能量強夯法可以提高工程質量和安全保障。上述數據和方案的分析和總結，可為今后類似工程項目的施工單位和技術人員提供參考。

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