預成孔強夯法在港口工程地基與基礎中的應用

莊 磊, 王 明

(山東港灣建設集團有限公司，山東 日照 276826)

0 引 言

1 方案比選

傳飽的軟黏土地基與基礎處理方案為強夯置換法、振沖碎石樁、灌注樁法和預成孔強夯法[2]。

1.1 強夯置換法

強夯置換法利用重錘高落差產生的高沖擊能將碎石、片石、礦渣等性能較好的材料強力擠入地基中，在地基中形成一個一個的粒料墩，墩與墩間土形成復合地基，以提高地基承載力，減小沉降。強夯置換法受其成墩機制的限制，置換體深度一般為5～7 m，深度不宜超過10 m，無法滿足罐組周邊管池、工藝設備間、圍墻等區域地基處理深度要求。

1.2 振沖碎石樁

振沖碎石樁是指利用振動水沖法施工工藝，在地基中制成很多以石料組成的樁體。樁與原地基土共同構成復合地基，以提高地基承載力。振沖碎石樁雖能滿足地基處理深度要求，但考慮其成本過高，對樁間土不起明顯的排水固結和加密作用，且加固效果有限等情況，亦不是處理大厚度軟土地基的最佳解決方案。

1.3 灌注樁法

灌注樁是指在工程現場通過機械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。目前港口工程常用的成孔工藝為有沖擊沖孔、旋挖鉆孔和全套管全回轉鉆孔等[3]。灌注樁雖能夠滿足地基承載力和地基變形要求，但8～15 m樁長對于灌注樁而言頗為不適宜。

1.4 預成孔強夯法

預成孔強夯法是在強夯施工前通過成孔機械在地基土中預先成孔，直接穿透軟弱土層至下臥硬層頂面或進入下臥硬層；在孔中填入塊石、碎石、粗砂等材料，連續回填至孔口標高，形成松散置換墩體；松散置換墩體是良好的排水通道，有利于軟弱土體加速固結，與下臥硬層良好接觸；通過平錘或柱錘強夯強夯夯擊，使墩體得到密實的同時其直徑增大，墩間軟弱土在沖擊、擠壓等作用下也可得到快速固結；置換墩體經過強夯密實后形成增強體，與墩間土共同承擔上部結構荷載，形成復合地基。該方法實現了置換墩體與下臥硬層良好接觸，克服了強夯置換工后沉降量大的缺點，同時具有施工便捷、造價低、工期短、綠色環保、地基承載力高等優點。

基于以上分析，本工程采用預成孔強夯法對場地軟土層進行處理。

2 施工工藝

施工工藝：場地整平→測放孔位→下放護筒→旋挖機械就位→旋挖成孔(圖1)→及時清淤、孔內填料(圖2)→振動拔管→場地整平→測放夯點位→強夯機就位→點夯施工(圖3)→滿夯施工(圖4)[4]。

圖1 施挖成孔

圖2 孔內填料

圖3 平錘點夯施工

圖4 夯坑填料、滿夯施工平整場地

護筒應下放至淤泥層以下，防止淤泥層塌孔，影響施工質量。成孔時，應根據地勘報告計算的預旋挖深度結合現場實際情況，判斷旋挖是否達到穿透淤泥層的深度。旋挖完成后，需要進行孔底清淤，如果清孔不徹底，則可能造成置換墩體底部出現淤泥夾層，嚴重影響施工質量。

3 效果分析

采用預成孔強夯法進行101、104罐組防火堤、隔堤、管池、管廊區域、輔建區管池管廊、泵房區域、102、103罐組防火堤、隔堤、管池、管廊區域、一期北側、西側圍墻區域、一期范圍與二三期交接50 m安全距離的防火墻、隔堤區域等區域的地基處理，施工面積約13.7萬平。經靜載、動探等檢測，工后復合地基承載力、土體變形模量、地基壓實度、加固深度等方面均滿足設計要求，預成孔強夯法在本工程中取得成功應用，與強夯置換法相比，解決了強夯置換墩體長度無法達到10 m以上問題，縮短強夯點夯間歇期，與振沖碎石樁對比，預成孔強夯法可降低成本約35%。

在港口工程軟基處理實踐中，當軟土層較薄時可以采用換填分層振動碾壓的方式，當軟土層厚度增加可以采用強夯置換的方式，當軟土層厚度繼續增加超過強夯置換深度可以采用預成孔強夯法，當軟土層厚度太大的可以采用灌注樁法。