淺談沙漠環(huán)境地基處理的基本施工方法

■王 松 ■中交二航局第一工程有限公司，湖北 武漢 430012

1 概述

沙特扎瓦爾港地基處理區(qū)域共計約46 萬平米，位于前期吹填造地區(qū)域，吹填材料主要為粉細(xì)砂、細(xì)砂，局部含淤泥質(zhì)粉細(xì)砂等。我部根據(jù)區(qū)域功能和地質(zhì)條件的不同選用不同的處理方法，在本文中主要對強(qiáng)夯及振沖兩種主要施工方法進(jìn)行總結(jié)。

驗收標(biāo)準(zhǔn):在整個加固深度范圍內(nèi)用靜力觸探的方法測得的qc 值大于7.5MPa，加固范圍的表層土的標(biāo)高在+2.0m～+3.5m 的范圍內(nèi)干密度大于最大干密度的90%，標(biāo)高在+3.5m -+5.0m 的范圍干密度大于最大干密度的95%。

2 強(qiáng)夯法

2.1 強(qiáng)夯法的基本原理

強(qiáng)夯法處理地基基本方法是將強(qiáng)夯錘(一般為100 -400kN)從高處自由落下(落距一般為6 -40m)給地基以沖擊力和振動，從而提高土的強(qiáng)度并降低土的壓縮性，改善土的振動液化條件和消除濕陷性黃土的濕陷性等作用。同時，夯擊能還可以提高土層的均勻程度，減少可能出現(xiàn)的不均勻沉降。

參數(shù)選擇:

強(qiáng)夯加固地基的有效深度、錘重和落距的關(guān)系如式:

H——有效加固深度，m。

M——錘重，KN

h——落距，m

α——經(jīng)驗系數(shù)，一般采用0.4 -0.7，軟土可取0.5，黃土可取0.55-0.8，具體數(shù)據(jù)可根據(jù)現(xiàn)場試驗確定。

若選擇較小錘徑夯坑太深影響掛錘，本項目通過現(xiàn)場試驗最終確定選擇兩種夯錘:一、直徑2.2m 重18T 的混凝土錘(節(jié)省鋼材，外包鋼殼);二、直徑2.5m 重18T 的鑄鋼錘(通用堅固)，吊高18 米，處理深度5 -6 米。由于該區(qū)吹填的沙子含有少量淤泥，且顆粒較小，處理7 -8米深根據(jù)現(xiàn)場試驗需將吊高增至21 -22 米。普夯錘12T，底面焊2.5m×2.5m 正方形鋼板，吊距8 米。

2.2 強(qiáng)夯法施工工藝流程

(1)清理并平整施工場地:先估算強(qiáng)夯加固后可能底層產(chǎn)生的平均地面起伏情況，然后再此基礎(chǔ)上確定所需地面的高程，用推土機(jī)平整場地。

(2)夯點(diǎn)放線定位:針對沙漠地區(qū)，可在塑料袋中裝入少量沙子做成沙袋，用沙袋標(biāo)記出夯實點(diǎn)位置，其偏差在5cm 以內(nèi)。

(3)強(qiáng)夯施工:將夯錘起吊到預(yù)定高度，釋放夯錘讓其自由下落，然后放下吊鉤，反復(fù)進(jìn)行夯實直到最后一次的沉降量在5cm 范圍內(nèi)時即可結(jié)束強(qiáng)夯，移至下一夯點(diǎn)。在此期間充分做好測量工作并記錄錘擊過程中產(chǎn)生的能量，錘擊次數(shù)、每次錘擊后的沉降量，強(qiáng)夯過程中要注意場地坑底是否傾斜，如果發(fā)現(xiàn)存在傾斜導(dǎo)致夯實過程中夯錘傾斜，應(yīng)及時處理后再行夯實。

(4)整平場地:邊施工邊填平夯坑，測量并記錄場地高程。

(5)滿夯:采用重量輕底面積較大的夯錘，以較少的夯擊能進(jìn)行普夯，或采用壓路機(jī)碾壓，進(jìn)而使表層的強(qiáng)度達(dá)到要求。

2.3 人員設(shè)備配置

表2-1 施工設(shè)備列表(一個班組)

根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗平均一個月便要更換一次鋼絲繩。

表2-2 人員配備列表(一個班組)

2.4 功效分析

每天每臺夯機(jī)正常工作9 小時可處理面積800m2。

2.5 處理結(jié)果

經(jīng)檢測表層1.0 -1.5m 以下到海床標(biāo)高之間強(qiáng)度均達(dá)到7.5MPa以上，滿足規(guī)范要求。

3 振沖法

本部采用的施工工藝分為振沖密實法和振沖置換法兩類，振沖法多適用于粘性土、粉土、松散砂土、飽和黃土和人工填土等地基加固工程。

所謂振沖法，即利用振沖器在水平方向產(chǎn)生振動力，擠密周圍土體和填料，從而使地基承載力提高、減少沉降量、增加地基穩(wěn)定性、提高抗地震液化能力的地基處理方法。

3.1 主要施工設(shè)備選擇

3.1.1 振沖器

當(dāng)加密對象、加密孔位布置及施工技術(shù)參數(shù)確定的情況下，振沖器的性能是加密效果好壞的決定性因素。本工程是進(jìn)行現(xiàn)場試驗，根據(jù)經(jīng)驗選用BJ-132KW 系列型振沖器。

表3-1 振沖器性能參數(shù)

3.1.2 施工主要配套設(shè)備

(1)起吊機(jī)械。起吊力和起吊高度必須滿足施工要求。常用的起吊機(jī)械有汽車吊、履帶吊等。根據(jù)本項目加密砂層的特點(diǎn)，砂層加密后摩擦力很大，對吊車起吊的能力要求高，選用兩臺80T 的履帶吊(80T履帶吊性能參數(shù)見附圖)。

(2)電氣控制設(shè)備。電氣控制裝置不僅能用在施工配電項目中，還能有效的控制施工技術(shù)指標(biāo)，可自動控制振沖施工中加密電流、留振時間等指標(biāo)來控制施工質(zhì)量。BJ -132KW 型振沖設(shè)備就是通過采用控制加密電流值和留振時間，在施工中當(dāng)電流和留振時間達(dá)到設(shè)定值，系統(tǒng)自動發(fā)出信號，以達(dá)到控制施工質(zhì)量的目的。

(3)高壓清水泵。高壓清水泵能夠保證有充足的水量和水壓，從而保證成孔和振密質(zhì)量。

表3-2 IS 型單級清水離心泵性能參數(shù)

3.2 振沖擠密與碾壓施工流程

振沖擠密與碾壓施工流程圖如下:

圖3-1 振沖擠密與碾壓施工流程圖

3.3 振沖擠密施工

3.3.1 施工準(zhǔn)備

(1)技術(shù)交底;(2)收集、分析施工場地的地質(zhì)資料;(3)編寫詳細(xì)的施工方案;(4)設(shè)備組裝，接通水電;(5)組織材料進(jìn)場;(6)測量放線。

3.3.2 施工試驗樁

由于施工場地地層條件的復(fù)雜性，同時為了施工機(jī)具的正確選擇并調(diào)試，充分掌握施工工藝，熟悉并驗證設(shè)計確定的施工工藝和加密技術(shù)參數(shù)，在正式施工之前應(yīng)進(jìn)行試樁。

3.3.3 振沖擠密施工工序

(1)灌水:在振沖施工前的3～4 小時可以對將要加固的范圍內(nèi)的砂土進(jìn)行灌水，提高表面干砂層的含水量，以便改善上部砂土的振沖效果(可根據(jù)實際情況決定是否采用);(2)定位:對準(zhǔn)振沖孔位，誤差不超過半個振沖器直徑，開動電源，啟動振沖器，檢查水壓、電壓和振沖器的空載電流是否正常。(3)造孔:緩慢振沖至設(shè)計深度即可終止并進(jìn)行下道工藝的施工。在造孔的整個過程中振沖器要始終保持懸垂，造孔時電流保持在100A 左右。(4)振沖擠密:造孔至預(yù)計深度后，留振60秒，之后慢速振沖上拔0.5m-1.5m，留振25～30 秒，依次類推;密實電流200A 左右。(5)直至孔口處，再留振60 秒(在上拔過程中用機(jī)械輔以人工向樁孔內(nèi)填入地表砂土材料，保證不形成孔洞);(6)成樁結(jié)束，關(guān)閉水泵及振沖器，移至下一組點(diǎn)位，并做好施工記錄。

3.3.4 水電供應(yīng)

(1)供水。振沖施工機(jī)組供水設(shè)備由儲水設(shè)備、水泵、分水盤、壓力表等組成。儲水設(shè)施采用水箱;分水盤和壓力表用來配置水壓和水量，分水盤為三叉式水管結(jié)構(gòu)。主管與水泵出口相聯(lián)，一支叉管與振沖器水管相聯(lián)，安裝壓力表調(diào)節(jié)供水壓力，一路叉管將多余水量返回水箱。

(2)供電。根據(jù)現(xiàn)場條件，安裝360KW 的發(fā)電機(jī)，然后從發(fā)電機(jī)引二級配電箱，施工機(jī)械從配電箱接電。

表3-3 施工機(jī)械設(shè)備配置表

表3-4 勞動力計劃表

3.3.5 功效分析

振沖處理每天振沖器正常施工每天可處理500m2

3.3.6 處理結(jié)果

經(jīng)振沖處理后檢測從表面1m 以下到海床標(biāo)高之間均為7.5MPa以上，符合規(guī)范要求。

4 總結(jié)

針對沙特地區(qū)功能及地質(zhì)條件的不同，合理的采取了強(qiáng)夯法、振沖密實法不同的處理方法，既保證了施工進(jìn)度和質(zhì)量，又為沙漠地區(qū)地基處理積累了寶貴的經(jīng)驗，對今后類似工程有一定的借鑒意義。