碼頭堆場強(qiáng)夯處理的施工技術(shù)

李璇 中國港灣工程有限責(zé)任公司

1.工程概況

委內(nèi)瑞拉項(xiàng)目C1為堆場區(qū)，C2為土建區(qū)。C1區(qū)表層砂土大部分處在松散或中密狀態(tài)，需要陸域回填達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，因此采用強(qiáng)夯施工處理表層回填砂土及松散砂土。C2區(qū)為池塘區(qū)，需進(jìn)行排水清淤，回填土方至+6.5m后進(jìn)行堆載預(yù)壓，兩個(gè)月后卸載至+4.0m開展強(qiáng)夯施工。其中C1區(qū)面積為18萬m2，C2區(qū)面積為3萬m2。

2.強(qiáng)夯施工

2.1 強(qiáng)夯試驗(yàn)段

根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)條件，選取代表性場地進(jìn)行試夯。在試夯過程中，準(zhǔn)確記錄試驗(yàn)參數(shù)、每個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)、累計(jì)夯沉量。試夯結(jié)束后開展質(zhì)量檢測，判斷強(qiáng)夯設(shè)計(jì)參數(shù)、施工方案能否滿足預(yù)期承載能力要求。依據(jù)累計(jì)沉降量，計(jì)算試夯區(qū)域場地的水平高程，為土方平衡計(jì)算提供參考數(shù)據(jù)。

根據(jù)施工安排和現(xiàn)場條件，選擇C1區(qū)30m×700m范圍作為試夯場地，C2區(qū)選取40m×25m試夯區(qū)域。本工程選用20t圓柱形夯錘，直徑為2.4m的底座，重錘對(duì)稱設(shè)置四個(gè)排氣孔，減小吸附力和空氣阻力，提高夯擊效果。以落距為15m、7.5m、5.0m、4.5m分別進(jìn)行夯擊能為3.0×105kgf·m、1.5×105kgf·m、1.0×105kgf·m、0.9×105kgf·m的施工。

施工前需測量夯錘的落距，在施工過程中詳細(xì)記錄每次夯擊的沉降量，同時(shí)將孔隙水壓力消散計(jì)安放在起夯面以下4m處，記錄孔隙水壓力消散的時(shí)間，從而確定點(diǎn)夯的間隔時(shí)間。試夯結(jié)束后，在每塊試夯區(qū)做1次載荷板試驗(yàn)和2次標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，檢驗(yàn)地基加固效果。

根據(jù)現(xiàn)場試夯情況，點(diǎn)夯時(shí)的停錘標(biāo)準(zhǔn)按以下條件確定：

（1）夯坑的沉降量最大、夯坑周圍隆起最小為原則；

（2）最后兩擊的平均沉降量不大于5cm；

（3）夯坑周圍地面不發(fā)生過大隆起（不超過10cm）；

（4）不因夯坑過導(dǎo)致機(jī)械起錘困難。

2.2 確定強(qiáng)夯施工參數(shù)

本工程根據(jù)工程場地的土質(zhì)情況、具體工程質(zhì)量要求和試夯參數(shù)確定了施工主要設(shè)計(jì)參數(shù)，包括土壤有效加固深度、單位夯擊能、夯點(diǎn)平面布置、夯擊遍數(shù)等。

2.2.1 有效加固深度

土壤有效加固深度既能反應(yīng)強(qiáng)夯的加固效果，又可以作為選擇地基處理方法的依據(jù)，還可以用來判斷土壤是否完成了固結(jié)沉降。當(dāng)強(qiáng)夯有效處理深度大于地勘報(bào)告中的軟土層厚度時(shí)，一般可以認(rèn)為完成了土壤主固結(jié)沉降。根據(jù)美標(biāo)FHWASA-95-037 Dynamic Compaction規(guī)范要求，一般按下列公式計(jì)算：

式中：D— 有效加固深度（m）；W— 夯錘重（kN）；H為落距（m）；n— 與土的性質(zhì)和夯擊能等有關(guān)的系數(shù)，變化范圍0.3～0.8。由于本項(xiàng)目強(qiáng)夯區(qū)域表層為回填的顆粒狀粘土，所以選取n=0.5，D=6.1m 。

2.2.2 單擊夯擊能

錘重M（kN）與落距h（m）是影響夯擊能和加固深度的主要因素，設(shè)計(jì)中按單點(diǎn)夯擊能考慮。

式中：E— 單擊夯擊能（kgf·m）。W— 夯錘重（kN）；h為落距（m）；

C1區(qū)夯擊能E=150kgf·m，C2區(qū)夯擊能300 kgf·m 。

2.2.3 夯點(diǎn)平面布置

考慮到夯后地基需要均勻布置，在本工程大面積的強(qiáng)夯處理過程中，按正方形布置夯擊點(diǎn)比較合理，這樣布置比較規(guī)整，也便于強(qiáng)夯施工。點(diǎn)夯時(shí)C1區(qū)夯點(diǎn)間距4.5m，C2區(qū)間距6m，滿夯時(shí)夯點(diǎn)彼此搭接采用1/4夯錘直徑。

2.2.4 夯擊遍數(shù)

根據(jù)土壤的性質(zhì)、夯擊能量與有效加固深度確定夯擊遍數(shù)。試夯時(shí)夯擊數(shù)設(shè)計(jì)為7擊，但在C1區(qū)東側(cè)夯點(diǎn)的最后一擊沉降量大于5cm，故將夯擊數(shù)調(diào)整為9擊，夯擊遍數(shù)為三遍。

第一遍：點(diǎn)夯，正方形布置，點(diǎn)與點(diǎn)間距4.5m，單點(diǎn)夯擊9擊；

第二遍：點(diǎn)夯，正方形布置，間距依然為4.5m，點(diǎn)位不與第一遍夯點(diǎn)重合，在中間穿插進(jìn)行，單點(diǎn)夯擊9擊；

圖2 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢測要求

第三遍：滿夯，采用點(diǎn)與點(diǎn)彼此重合1/4夯錘直徑搭接圓心間距1.5m的方式，連續(xù)夯擊，單點(diǎn)夯擊1次，夯實(shí)堆場內(nèi)表層松土。

3.強(qiáng)夯施工流程及功效分析

3.1 施工流程（見圖1）

圖1 強(qiáng)夯施工流程

3.2 功效分析

C1區(qū)點(diǎn)夯施工處理面積為4.5×4.5=20.25m2，普夯施工處理面積為1.5×1.5=2.25m2，點(diǎn)夯每個(gè)點(diǎn)夯擊9次，普夯遍數(shù)為1次，這樣完成一個(gè)20.25m2面積需進(jìn)行兩遍點(diǎn)夯共18次、一遍普夯共20.25/2.25=9次。考慮到普夯落距4.5m較小，夯擊次數(shù)可按照點(diǎn)夯落距7.5m折算成6次。考慮掛鉤時(shí)間、夯錘提升時(shí)間、下落時(shí)間、工人休息時(shí)間等因素，根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料單塊面積內(nèi)完成兩遍點(diǎn)夯和一遍普夯所占的時(shí)間比例大概為0.39:0.39:0.22。

目前單臺(tái)設(shè)備可以完成35點(diǎn)/臺(tái)班，完成面積為35×20.25=708.75m2，折算成綜合面積為708.75×0.39≈276.4m2，根據(jù)現(xiàn)有三臺(tái)夯機(jī)施工計(jì)算，每日可完成829m2。

同理，C2區(qū)點(diǎn)夯施工每個(gè)夯點(diǎn)處理面積為6×6=36m2，目前單臺(tái)設(shè)備可以完成20點(diǎn)/臺(tái)班，完成面積為20×36=720m2，折算成綜合完成面積為720×0.39≈280m2，根據(jù)現(xiàn)有三臺(tái)夯機(jī)施工計(jì)算，每日可完成842m2。

4.施工注意事項(xiàng)

4.1 土層穩(wěn)定、固結(jié)

強(qiáng)夯施工前土層應(yīng)達(dá)到自然固結(jié)或預(yù)壓固結(jié)狀態(tài)，有回填土的區(qū)域需先進(jìn)行自然狀態(tài)下的堆載預(yù)壓，堆載的主要目的是讓土層逐漸穩(wěn)定，固結(jié)區(qū)域?qū)儆谟倌噘|(zhì)土、淤泥和沖填土等飽和粘性土?xí)r，要埋設(shè)塑料排水帶或使用豎砂井排水。

4.2 開挖隔震溝

強(qiáng)夯施工對(duì)地面產(chǎn)生擠壓作用，在施工前對(duì)強(qiáng)夯周圍環(huán)境進(jìn)行了分析，本工程在施工邊界設(shè)置了隔震溝，防止強(qiáng)夯施工震動(dòng)和壓力破壞現(xiàn)有市政設(shè)施、建筑物基礎(chǔ)、地下管線。

4.3 定期記錄

將點(diǎn)夯的累計(jì)夯擊數(shù)和最后兩擊平均沉降量作為施工控制重點(diǎn)指標(biāo)，保證強(qiáng)夯后堆場地基處理深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)土顆粒的密實(shí)度和土體的孔隙率也應(yīng)達(dá)到密實(shí)要求。點(diǎn)夯后用推土機(jī)將夯坑填平，把柄測量場地的平均高程，計(jì)算堆場的夯沉量。施工結(jié)束后繪制夯點(diǎn)竣工圖，確定地基處理范圍和地基承載力。

4.4 施工技術(shù)問題

（1）施工中如發(fā)現(xiàn)歪錘時(shí)，用土料將坑底墊平后繼續(xù)施工；

（2）雨期施工，要防止雨水浸泡土壤，夯坑內(nèi)有積水時(shí)應(yīng)及時(shí)排出，并晾曬后方可施工；

（3）強(qiáng)夯面進(jìn)行碾壓整平時(shí)，壓路機(jī)禁止開震碾壓。開震碾壓會(huì)使地面變硬，從而浪費(fèi)前兩次夯擊，增加夯擊次數(shù)降低工作效率；

（4）每遍點(diǎn)夯結(jié)束后需要將夯過的區(qū)域整體挖松，切勿僅將夯坑填平，這樣會(huì)造成地基承載力分布不均勻，在進(jìn)行下一次點(diǎn)夯施工時(shí)容易使夯機(jī)履帶下陷引起傾翻。

5.質(zhì)量檢測

5.1 載荷板PLT試驗(yàn)（地基承載力要求）

采用1.0m×1.0m載荷板，要求地基承載力不小于1.5kgf/cm2。根據(jù)使用荷載的級(jí)別，逐級(jí)施加靜力荷載，每級(jí)荷載的增量設(shè)計(jì)為預(yù)估地基承載力的1/10～1/20，根據(jù)荷載與沉降的關(guān)系曲線確定地基的承載能力，從而計(jì)算砂土的變形模量E0。

5.2 標(biāo)準(zhǔn)貫入SPT試驗(yàn)（抗震要求）

本工程在C區(qū)布置標(biāo)準(zhǔn)貫入孔，檢測地基處理效果，標(biāo)貫孔按照每10000m2布置1個(gè)點(diǎn)。C1、C2區(qū)鉆孔深度不小于12m，按間距1.5m進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。根據(jù)本工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，繪制標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)隨深度變化曲線，滿足圖6試驗(yàn)檢測要求。