降水聯(lián)合強(qiáng)夯法在吹填地基處理中的應(yīng)用

陳俊，蔣子皓

（中交二航局第一工程有限公司，湖北 武漢 430040）

埃及阿布基爾集裝箱碼頭項(xiàng)目位于埃及亞歷山大市以北的地中海沿岸，項(xiàng)目擁有1200 米長碼頭岸線和59 萬平米堆場，作為集裝箱轉(zhuǎn)運(yùn)與堆存場所。其中，碼頭與堆場淺層地基允許承載力要求達(dá)到160Kpa以上，土體彈性模量大于60MPa；同時(shí)要求地基25 年內(nèi)沉降值不超過15cm。

圖1 阿布基爾集裝箱碼頭項(xiàng)目

圖2 處理前后CPT 檢測對比

圖3 處理前后CPT 檢測對比

1 工程概況

大部分場區(qū)上覆吹填細(xì)砂，厚度5～9 米不等，壓實(shí)度不良，吹填細(xì)砂層頂標(biāo)高為3.0m。大部分區(qū)域細(xì)顆粒（＜0.075mm）含量不大于10%，部分區(qū)域（排水口附近）處區(qū)域的細(xì)顆粒含量超過10%，局部甚至達(dá)到30%及以上。吹填砂下部依次為：①粘土，分布均勻，厚度一般為8～10m；②中密砂，厚度約為4m；③硬黏土，厚度為3～6m；④密實(shí)砂，通常厚度不超過5m；⑤致密砂，CTP 試驗(yàn)qc ＞30Mpa。地基場地的物理力學(xué)指標(biāo)見表1。地下水位標(biāo)高為0.4～1.0m。

表1 現(xiàn)場土層巖土力學(xué)參數(shù)

2 降水聯(lián)合強(qiáng)夯法

2.1 降水施工

在濾管埋設(shè)之前，在挖掘機(jī)上配置直徑為50cm 螺旋鉆頭對井點(diǎn)位置進(jìn)行鉆孔，待形成完整的孔洞后立即安裝濾管，由于孔內(nèi)可能出現(xiàn)孔壁局部坍塌會導(dǎo)致濾管未能抵達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，可采用挖機(jī)輕壓慮管至設(shè)計(jì)標(biāo)高，以確保降水深度滿足施工要求。待濾管安裝完成之后即可進(jìn)行內(nèi)襯管的安裝，內(nèi)襯管安裝之前需檢查外側(cè)的濾管包裹是否嚴(yán)實(shí)，防止泥沙進(jìn)入內(nèi)襯管。內(nèi)襯管完整完成后即可進(jìn)行碎石填充，填充采用2cm 的碎石。內(nèi)管安裝完畢之后即可連接整套排水系統(tǒng)，抽水泵需埋置至接近內(nèi)襯管底部位置，每臺抽水泵需與全自動液壓位控制器連接，保證管井中水位降低至水泵以下時(shí)停止工作，防止水泵空轉(zhuǎn)造成損壞。

2.2 強(qiáng)夯施工工藝

2.2.1 施工參數(shù)

在地下水位降低至設(shè)計(jì)標(biāo)高后即可進(jìn)行強(qiáng)夯施工，強(qiáng)夯施工分為點(diǎn)夯和滿夯[3]：第一遍3500kN·m 點(diǎn)夯，夯點(diǎn)按6m×6m 點(diǎn)距，呈矩形布置，停錘標(biāo)準(zhǔn)采用沉降與夯擊數(shù)雙控，即最后兩擊夯沉量平均值≤5cm 且夯擊數(shù)≥8 擊；第二遍3500kN·m 點(diǎn)夯，強(qiáng)夯點(diǎn)分別位于第一遍6m×6m 矩形的中心位置，停錘標(biāo)準(zhǔn)也按照沉降與夯擊數(shù)雙控；為了快速給后續(xù)工序提供工作面，現(xiàn)場將第一遍與第二遍點(diǎn)夯合并實(shí)現(xiàn)整體一遍點(diǎn)夯，間距按照3m×3m 梅花形布置。第三遍1500kN.m 滿夯兩遍，每點(diǎn)夯擊數(shù)≥2 擊，夯一遍，夯擊面要求搭接1/4 面積，滿夯最外一排的夯擊中心點(diǎn)應(yīng)位于強(qiáng)夯區(qū)域邊界外。

2.2.2 施工方法

項(xiàng)目采用全自動快速落勾強(qiáng)夯機(jī)，點(diǎn)夯錘直徑2.5米，錘重20T，滿夯夯錘直徑1.8 米，錘重15T。根據(jù)點(diǎn)夯夯擊能測算，點(diǎn)夯錘底起吊高度不得低于17.5 米。強(qiáng)夯機(jī)在完成場地平整和測量放樣后即可就位，并在夯機(jī)吊裝鋼絲繩和強(qiáng)夯機(jī)主臂上按夯能要求進(jìn)行夯前標(biāo)記，使每一擊都保持吊裝的高度一致，這樣才能保證夯打符合設(shè)計(jì)要求。強(qiáng)夯機(jī)就位后，起錘至預(yù)定高度后即可快速自由落鉤，強(qiáng)夯機(jī)對夯沉量進(jìn)行自動記錄。依據(jù)最后兩擊平均夯沉量≤5cm 的設(shè)計(jì)要求，若無法達(dá)到，則需繼續(xù)進(jìn)行錘擊，直至達(dá)到夯擊沉降要求。

強(qiáng)夯施工從一側(cè)向另一側(cè)順序依次進(jìn)行，在一點(diǎn)強(qiáng)夯滿足要求后進(jìn)行強(qiáng)夯機(jī)移位。點(diǎn)夯施工完成后將點(diǎn)夯的夯坑回填，整平到強(qiáng)夯主機(jī)安全行走條件，然后測放施工區(qū)域。滿夯兩遍，1500kN.m 能級，每點(diǎn)夯擊數(shù)不低于2 擊，錘擊面搭接1/4。滿夯施工要求與點(diǎn)夯類似，夯前確認(rèn)落錘的錘距，在起吊鋼絲繩或者強(qiáng)夯機(jī)的主臂上做好記號，確保落錘高度滿足夯擊能要求。同時(shí)在施工過程中重點(diǎn)關(guān)注錘擊數(shù)及夯擊搭接情況[4]。

2.3 地基檢測結(jié)果分析

在強(qiáng)夯施工完成后需對處理地基進(jìn)行了靜力觸探、動力觸探及靜載實(shí)驗(yàn)，通過相關(guān)試驗(yàn)明確處理地基能否滿足要求。

2.3.1 靜力觸探檢測

根據(jù)設(shè)計(jì)文件，要求現(xiàn)場地面以下10m 范圍內(nèi)的平均貫入阻力Qc 值需達(dá)到8MPa 及以上。本文在區(qū)域隨機(jī)選取5 個(gè)點(diǎn)對比地基處理前后靜力觸探值。經(jīng)過降水聯(lián)合強(qiáng)夯后，在10 米深度范圍內(nèi)的平均貫入阻力qc 值從處理前的4.79～6.77MPa 提高至處理后的10.96～16.20MPa，均滿足設(shè)計(jì)要求。其中5 個(gè)檢測點(diǎn)的貫入阻力Qc 值的加權(quán)平均值從5.8MPa 提高到13.7Mpa左右，增加136%，加固效果較好。

2.3.2 動力觸探檢測

為進(jìn)一步評估吹填砂層的密實(shí)度和處理效果，現(xiàn)場對處理地基進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入度檢測。從現(xiàn)場任意選取四個(gè)點(diǎn)（該點(diǎn)位為做SPT 的地勘點(diǎn)），從強(qiáng)夯前后的標(biāo)貫擊數(shù)可以看出，標(biāo)貫基數(shù)由10～20 提高到30 以上，吹填砂層由稍密～中密狀態(tài)加固至密實(shí)狀態(tài)。其中處理后吹填砂層在0～9m 深度方向均處理較好，處理效果達(dá)到預(yù)期。

2.3.3 靜力荷載試驗(yàn)

強(qiáng)夯處理后選擇一個(gè)區(qū)域做平板荷載試驗(yàn)，驗(yàn)證地基承載力是否達(dá)到160Kpa。試驗(yàn)得到的應(yīng)力和沉降關(guān)系如下圖4 所示。

圖4 荷載與沉降變形關(guān)系圖

經(jīng)過強(qiáng)夯處理后吹填砂層在設(shè)計(jì)荷載160kpa 的沉降為8.7mm，在300kpa 左右時(shí)的沉降為17.00mm;土體彈性模量Es 為70.6Mpa,土基回彈模量Ks 為1.72kg/cm3，承載力指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)論

在港口工程中，當(dāng)吹填料的細(xì)顆粒含量偏大時(shí)，由于孔隙水不易消散造成單純的強(qiáng)夯工藝很難達(dá)到承載力要求?，F(xiàn)場通過降水聯(lián)合強(qiáng)夯法處理一定細(xì)顆粒含量的吹填砂層，并通過靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入度試驗(yàn)與載荷板檢測驗(yàn)證處理后的吹填砂層強(qiáng)度指標(biāo)得到較大提高，其地基承載力能夠滿足設(shè)計(jì)要求。降水聯(lián)合強(qiáng)夯法不僅施工簡單，施工效率較高，為后續(xù)的類似工程項(xiàng)目提供借鑒。