深水厚基床重錘夯實施工技術(shù)在重力式碼頭工程中的應(yīng)用

廖宏志 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概況

本文涉及到工程為重力式沉箱結(jié)構(gòu)碼頭，該碼頭岸線長1017m，基床頂標高為-17.7 m，頂寬為21.65m，基床厚度達到10m，夯石量約316190m3。原有的施工計劃為：以-21.7m為臨界，以上采用塊石錘夯，以下采用塊石爆夯。由于距一期碼頭和村莊太近，產(chǎn)生的震動效應(yīng)明顯，經(jīng)過多方商議，決定取消臨界位置以下的爆夯施工，調(diào)整為采用重錘進行夯實，采用增加夯錘重量，提高夯能及增加每層夯實的分層厚度，提高施工效率和節(jié)省施工工期。

2.重錘夯實效率和施工原則

重力式碼頭基床分層一般按2m/層，而采用重錘夯實可以達到4m/層，提高了施工工效，較傳統(tǒng)2m/層的施工速度提高一倍以上。

采用重錘夯實施工時，夯錘的選擇非常重要，宜選擇重量為12～15t，外形為圓臺形的夯錘，為減少夯錘水下阻力，錘身設(shè)有4個泄水孔。厚床基重錘夯實法遵循“大質(zhì)量、小阻力”原則，夯錘設(shè)計必須注意以下幾個方面的內(nèi)容：（1）保證有效夯擊能，夯錘須重量大。（2）保證底面積小，以增強單位面積的夯擊能。（3）盡量讓夯錘與流線形接近，避免水中下落時夯錘能量的損失。（4）必須保證水中夯錘下落過程的平穩(wěn)，降低出現(xiàn)“倒錘”的可能性，以增強夯錘的穩(wěn)定性。

3.施工工藝流程

深水厚基床重錘夯實工藝流程為：確定拋石分層厚度→參數(shù)初選→船機設(shè)備選擇→基床拋石施工→打夯船定位→試夯→評估錘夯效果，確定夯錘落距、錘夯遍數(shù)→大面積錘夯→驗收。

4.施工方法

4.1 準備工作

（1）根據(jù)本工程基床的特點，每層厚度控制在4m，選擇自重為15t的鑄鐵錘作為夯錘，夯錘的落距為4m。按落距為4m計算，夯錘在不計水阻力、浮力的影響下，夯擊能達到339kJ/m2，大于規(guī)范要求的120kJ/m2，滿足要求。在施工前，需要對夯錘進行全面、仔細的檢查，以保證夯錘可以符合具體的設(shè)計要求。（2）選擇試驗段。以長度為15m的典型斷面作為試驗段，并確定3個測量斷面。（3）安裝測量定位系統(tǒng)。充分發(fā)揮定位系統(tǒng)的功能對船舶進行定位，校核定位結(jié)果是否精準，務(wù)必保證定位系統(tǒng)的定位結(jié)果可以和挖泥、拋石的測量定位結(jié)果保持一致。（4）準備好施工過程中所需要的測量工具。在施工中，認真對水深情況進行測量。（5）利用定位船，每間隔1m做一次標識，為后續(xù)施工提供參考。（6）采用測桿和讀尺進行驗收。

4.2 基床拋石

（1）基床拋石之前應(yīng)檢查基槽的回淤情況，如有回淤（回淤沉積物重度＞12.6kN/m3，且厚度＞0.3m），先完成清淤后再進行拋石。

（2）拋石之前應(yīng)根據(jù)水流、潮水等情況試拋，通過試拋確定拋石船位。

（3）基床拋石應(yīng)分段分層拋填，打夯厚度為每層4m，根據(jù)試夯確定預留密實沉降量為13%，分層厚度為4.5m，拋石頂面不超過規(guī)定的高程，但不宜低于規(guī)定高程的0.5m。拋石過程中勤打水勤對標，防止漏拋、超拋。分段長度根據(jù)施工要求，宜為100m為一段。

4.3 打夯船定位及夯前測量

采用對標定位和GPS定位系統(tǒng)對打夯船平面位置進行定位控制，以保證水下夯錘得到有效地控制。通過定位軟件，顯示打夯船的位置，并且記錄其具體的定位軌跡。

將夯錘置于拋石基床面上，慢慢地拉近鋼絲繩，觀察鋼絲繩上面的刻度，讀取拋石基床的打夯前標高，在設(shè)置測點的時候，工作人員需要注意，每間隔2m設(shè)置一個測點。按沉箱底面各邊加寬1m作為試夯寬度，本工程基床錘夯試夯寬度為19.15m，每一個斷面內(nèi)，需要設(shè)置10個測點。

4.4 試夯

按照《重力式碼頭設(shè)計與施工規(guī)范》（JTS 167-2018），基床錘夯每層夯實后的厚度不宜大于2m。夯擊能量較大時，分層厚度可適當加大。因此需要根據(jù)上述確定的施工參數(shù)進行試夯，并通過檢查復夯夯沉量評估具體的試夯效果，確定是否需要對最初的錘夯參數(shù)進行調(diào)整，通過試夯確定夯錘的落距和夯擊遍數(shù)等施工參數(shù)。

宜選擇長度為30m的基床進行試夯施工，試夯點的選擇應(yīng)具有一定的代表性。采用縱橫向相鄰接壓半夯法進行施工，在試夯范圍內(nèi)選擇三個斷面，然后在每一個斷面上，每間隔1m設(shè)置一個夯實觀測點，匯總觀測值，求出平均數(shù)；觀測的時候應(yīng)該注意，分別在對夯前和第4夯時進行一次觀測，然后就可以每夯實兩下觀測一次，直到相鄰兩次的累計沉降值相差不大。

通過分析觀測結(jié)果，得出相鄰夯次的平均沉降差不超過3cm，滿足規(guī)范要求。這時試夯夯錘的落距和夯擊遍數(shù)等參數(shù)可作正式施工時的施工參數(shù)。

4.5 大面積錘夯

根據(jù)試夯確定的參數(shù)展開錘夯施工。基床錘夯分初、復夯，各1遍，也可以采用多遍夯實的方法進行夯實。

（1）壓半夯夯實。①嚴控橫向夯點。在船舶甲板上標記夯點，通過夯點合理的橫向位移，以保證夯實寬度足夠科學合理。②嚴控縱向夯點。通過錨機對錨繩進行調(diào)控，讓每一次縱向的移船距離為1/2錘徑，通過移船以保證縱向夯點得到合理控制。

（2）夯實要點。①在正式進行夯實工作前，確保拋石面層的高差≤300mm，必要時對拋石面層適當整平。②夯實施工時，先中間，后兩邊的順序進行，以防夯坍邊坡，③精準的對船舶進行定位，保證夯實范圍正確，控制夯點，進一步提高夯實施工質(zhì)量。④在打夯施工的過程中，夯錘難免會發(fā)生旋轉(zhuǎn)問題，使得鋼絲繩發(fā)生扭轉(zhuǎn)，阻礙正常施工的進行，為了避免這類問題的發(fā)生，可以將鐵翅焊接在夯錘的兩側(cè)，然后再增設(shè)一個平衡砣，旨在增加夯錘旋轉(zhuǎn)時的水阻力。⑤嚴格按照試夯施工中所確定的遍數(shù)和落距等參數(shù)進行夯實。⑥分段分層夯實時，相鄰分段之間的搭接長度＞2m。⑦縱橫向相鄰接壓半夯，分初、復夯，夯實遍數(shù)分別為1遍，1遍的夯實次數(shù)為4次。⑧施工時，注意預留夯沉量，夯沉率一般為13%～15%。

4.6 錘夯質(zhì)量保證措施

（1）當夯實后補拋塊石的面積＞1/3 構(gòu)件底面積或連續(xù)面積＞30m2，且厚度＞0.5m時，宜作補夯處理。（2）分層拋石厚度控制在4m以內(nèi)，高差控制在30cm以內(nèi)。面層拋填時采用1～50kg的塊石。夯前測量時若發(fā)現(xiàn)高差不滿足要求，則局部進行細部補拋。（3）采用雙重驗收標準：夯沉率和復打一夯次驗收。（4）船舶定位設(shè)備記錄已施工位置情況，便于查找和檢查。（5）技術(shù)人員24小時值班，指揮和記錄施工狀況。（6）若試夯施工方案實施的夯沉率未能達到15%，采取的措施為：增加1遍復夯，并且下一段夯實時，加大夯擊能量。（7）正式施工須在試夯施工完成后，經(jīng)監(jiān)理、設(shè)計等單位認可結(jié)論，確定參數(shù)后實施。

4.7 復夯驗收

復夯驗收滿足以下兩個指標時驗收合格：（1）夯沉率：夯沉率≥15%；（2）復打一夯次：抽取不小于5m段夯實基床復打一夯次，夯錘相接排列，不壓半夯其平均沉降量≤30mm。

5.應(yīng)用效果

根據(jù)在汕頭港廣澳港區(qū)二期工程的案例應(yīng)用，沉箱安裝和箱內(nèi)回填后，沉降穩(wěn)定，整體沉降變化不大，說明厚基床重錘夯實施工技術(shù)，滿足規(guī)范指標及使用要求。

6.結(jié)語

在我國水工建筑范圍內(nèi)，重力式碼頭基床夯實較為常用的施工方法有錘夯法和爆夯法，其中爆夯法施工干擾大，且受周邊環(huán)境制約多，而錘夯法傳統(tǒng)的做法是在規(guī)范范圍內(nèi)不超過2m厚度的基床。鑒以此，針對重力式碼頭深水厚基床重錘夯實施工方法的提出和實際應(yīng)用解決了爆夯法和傳統(tǒng)錘夯法所困擾的問題。采用厚基床重錘夯實技術(shù)，減少拋石分層次數(shù)，提高夯實工效，工程質(zhì)量得到保證，同時施工成本也很大程度得到節(jié)約等等。在類似工程中有推廣應(yīng)用價值。