強(qiáng)夯法在港口堆場(chǎng)軟基處理中的應(yīng)用

馬明生（重慶航運(yùn)建設(shè)發(fā)展有限公司，重慶市渝北區(qū)401121）

強(qiáng)夯法在港口堆場(chǎng)軟基處理中的應(yīng)用

馬明生（重慶航運(yùn)建設(shè)發(fā)展有限公司，重慶市渝北區(qū)401121）

港口堆場(chǎng)因其工程地質(zhì)條件的特殊性，導(dǎo)致港口堆場(chǎng)工程有大面積的軟土地基需要處理，而強(qiáng)夯法是一種經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的加固方法，被廣泛應(yīng)用于大面積軟土地基處理中?；诖耍疚闹饕獜膹?qiáng)夯法的加固原理及其使用條件入手，并結(jié)合實(shí)例對(duì)其在港口堆場(chǎng)軟基處理中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析，僅供參考。

強(qiáng)夯法；港口堆場(chǎng)；軟土地基；應(yīng)用

1 引言

目前，強(qiáng)夯法被廣泛應(yīng)用于公共設(shè)施、道路交通設(shè)施的地基處理中，主要適用于低飽和度的粉土、濕陷性黃土、可液化砂土等各類地基土中。近年來(lái)，隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，強(qiáng)夯加固技術(shù)已取得較大進(jìn)展，由于軟土地基的復(fù)雜性和區(qū)域的特殊性導(dǎo)致該技術(shù)多以經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)方法為主，針對(duì)大面積軟土地基是最為有效的處理方法，其具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，可作為優(yōu)先考慮的加固技術(shù)。

2 強(qiáng)夯法的概述

2.1 強(qiáng)夯法的加固原理

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，強(qiáng)夯法處理軟土地基的加固原理就是利用重錘自上落下所產(chǎn)生的沖擊波來(lái)達(dá)到地基密實(shí)的目的，這種在沖擊力作用下所產(chǎn)生的振動(dòng)是在土中通過(guò)波的形式向地下進(jìn)行傳播的。若從能量守恒定律的角度來(lái)闡述的話，可將地基視為具有一定彈性的空間體，即夯錘在自由下落過(guò)程中重力勢(shì)能將轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，隨著夯錘下落過(guò)程重力勢(shì)能的減小，動(dòng)能則不斷增大，夯錘在夯擊地面時(shí)，部分動(dòng)能主要轉(zhuǎn)為為以下三部分：①以聲波的形式向四周傳播；②在夯錘和土體之間的摩擦作用下轉(zhuǎn)變成熱能；③大部分沖擊使土體產(chǎn)生自由振動(dòng)，并在地基中形成一個(gè)波場(chǎng)。

2.2 強(qiáng)夯法的適用條件

強(qiáng)夯法是無(wú)法適用于所有地質(zhì)的，和其它一般軟土地基處理技術(shù)一樣，強(qiáng)夯加固技術(shù)也受到適用范圍的限制，從以往工程實(shí)踐的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，強(qiáng)夯法加固軟土地基的關(guān)鍵性問(wèn)題在于土的粒徑、土層特性和土層含水量。從土的特性來(lái)分析，軟土地基的強(qiáng)夯效果決定于地基土的含水量、粒徑級(jí)配和孔隙比的大小，同時(shí)，軟土的土層性質(zhì)也是極為重要的一點(diǎn)，根據(jù)我國(guó)從事多年工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，若含水量＞60%、孔隙比＞1.5、粒徑＜0.005mm，且粘粒＞30%的飽和軟黏土不適合采用強(qiáng)夯法處理。在 《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》中（JGJ79-）91中明確規(guī)定：強(qiáng)夯法主要適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土和黏性土等地基中，當(dāng)采用在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石或其它粗顆粒材料進(jìn)行強(qiáng)夯置換時(shí)，應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來(lái)確定其是否適用。

采用強(qiáng)夯加固技術(shù)來(lái)處理軟土地基，地基土的滲透性直接決定了該技術(shù)的加固效果，因此，應(yīng)設(shè)置排水通道。另外，在強(qiáng)夯過(guò)程中，為了獲得較好的加固效果，根據(jù)軟土的物理力學(xué)性質(zhì)，可采用綜合加固方法進(jìn)行，但該方法的經(jīng)濟(jì)成本較高，不適用于大面積軟土地基的處理中。①?gòu)?qiáng)夯加袋裝砂井法，主要目的在于加快飽和軟粘土的排水固結(jié)；②強(qiáng)夯擠淤加固法，比較適用于厚度較小的淤泥層，采用拋填塊石或礦渣等材料進(jìn)行夯實(shí)，將大石塊強(qiáng)迫落到底層硬土上，同時(shí)將大部分淤泥擠出，這屬于一種強(qiáng)夯置換法；③在飽和軟粘土上利用礦渣、鋼渣、碎石等材料加鋪一層厚0.5～2m的墊層，在高能量夯擊的作用下，促使墊層和軟土層之間發(fā)生接銜混合，以此來(lái)改善軟土性質(zhì)，有利于提高地基土的承載力。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

某港口作業(yè)區(qū)1～5號(hào)泊位工程有大面積軟土地基需要處理，其中Ⅲ號(hào)區(qū)為臨時(shí)圍堤以內(nèi)軟土層較厚的區(qū)域。該地區(qū)塑料排水板施打完成后實(shí)行分級(jí)回填海砂，且回填海沙至陸域形成標(biāo)高后，通過(guò)強(qiáng)夯法對(duì)回填層地基進(jìn)行加固，采用2次點(diǎn)夯、1次普夯的施工工藝，點(diǎn)夯夯能為4000kN·m，普夯夯能為1000kN·m。在強(qiáng)夯加固完成后，經(jīng)振動(dòng)碾壓可達(dá)到地基加固要求后竣工標(biāo)準(zhǔn)為+8.3m。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)選擇適宜的施工技術(shù)參數(shù)和施工工藝，從而為本工程大面積軟土地基的強(qiáng)夯加固施工奠定基礎(chǔ)，并使其滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

3.2 施工區(qū)及施工參數(shù)的確定

3.2.1 施工區(qū)的確定

根據(jù)以下兩個(gè)方面的條件了確定施工區(qū)：①根據(jù)該港口地質(zhì)資料的分析結(jié)果來(lái)看，本工程4000kJ強(qiáng)夯施工區(qū)內(nèi)的地質(zhì)情況基本相同，土層特性基本相同；②根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況2號(hào)泊位Ⅲ區(qū)的交通較為便利，場(chǎng)地平整，方便施工機(jī)械的運(yùn)輸和擺放，為機(jī)械施工作業(yè)提供有利條件，施工區(qū)的具體情況如表1所示。

表1 強(qiáng)夯施工區(qū)統(tǒng)一表

強(qiáng)夯施工設(shè)計(jì)參數(shù)。強(qiáng)夯主要采用單擊能4000kN·m，夯錘重20.0t，落距為20.3m，錘底面的直徑為2.5m，夯點(diǎn)間距為3.5m。本工程計(jì)劃采用2次點(diǎn)夯、1次普夯的施工工藝；第一次點(diǎn)夯間歇時(shí)間為一周，且夯點(diǎn)呈梅花形布置，第二次點(diǎn)夯間隙的時(shí)間為12d，在第一次夯點(diǎn)之間布置。根據(jù)工程的實(shí)際情況，可將夯錘落距降低到5.1m，以便對(duì)表層土進(jìn)行夯實(shí)處理。

3.2.3 施工時(shí)間

強(qiáng)夯施工的時(shí)間段分別為：2月24日-3月5日完成第一次點(diǎn)夯夯擊；3月13日～3月20日結(jié)束第二次點(diǎn)夯夯擊；4月2日～4月12日結(jié)束第三次普夯夯擊。強(qiáng)夯施工間歇時(shí)間段為：第一次點(diǎn)夯夯擊后間歇時(shí)間為一周，即3月6日～3月12日；第二次點(diǎn)夯后間歇時(shí)間為12d，即3月21日～4月1日。

3.2.4 施工設(shè)備及器材

根據(jù)強(qiáng)夯設(shè)計(jì)所確定的參數(shù)，強(qiáng)夯機(jī)械配置見(jiàn)表2。

表2 機(jī)械設(shè)備配置資源表

3.3 強(qiáng)夯施工工藝

3.3.1 強(qiáng)夯夯點(diǎn)布置

具體如圖1所示。

圖1 強(qiáng)夯夯點(diǎn)布置示意圖

3.3.2 施工準(zhǔn)備

自卸車輛將山土運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，且裝載機(jī)予以推平配合，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，將回填厚度定位0.7m；測(cè)量放線，將控制軸線、強(qiáng)夯場(chǎng)地邊線準(zhǔn)確確定下來(lái)，并標(biāo)出第一次夯擊的位置，在不受施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境影響的前提下，設(shè)置若干個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)。

3.3.3 操作步驟

在0.7m的回填土完成后，并對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行整平處理；對(duì)施工區(qū)進(jìn)行分區(qū)，標(biāo)出第一次夯點(diǎn)的具體位置，再對(duì)場(chǎng)地的高程進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量；將起重機(jī)安排在指定位置中，并將夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置；在強(qiáng)夯施工前，應(yīng)對(duì)夯錘頂?shù)母叱踢M(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量；將夯錘提升到所計(jì)劃的高度，開(kāi)啟脫鉤裝置，在夯錘脫鉤完全落下后，再把吊鉤放下來(lái)，并對(duì)夯錘頂?shù)母叱踢M(jìn)行測(cè)量，若發(fā)現(xiàn)由于夯坑底部?jī)A斜而導(dǎo)致夯錘出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象時(shí)，因及時(shí)對(duì)夯坑底部進(jìn)行整平處理；重復(fù)第一次夯擊的操作步驟，并按照相關(guān)設(shè)計(jì)要求中的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，逐步完成夯點(diǎn)的強(qiáng)夯施工；將夯錘移至下一個(gè)夯點(diǎn)的位置，重復(fù)第一次夯擊的操作步驟，并完成第一次夯擊的所有夯點(diǎn)；用挖掘機(jī)將夯坑填平，并對(duì)施工場(chǎng)地的高程進(jìn)行測(cè)量。

3.3.4 間歇時(shí)間段

第一次點(diǎn)夯間歇時(shí)間為一周，第二次點(diǎn)夯間隙的時(shí)間為12d，在所有操作步驟完成后，對(duì)強(qiáng)夯施工完成后的施工場(chǎng)地高程進(jìn)行測(cè)量。

3.3.5 單遍點(diǎn)夯夯擊收錘及控制標(biāo)準(zhǔn)

保證每個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)應(yīng)≥8擊；最后兩遍夯擊的平均夯沉量應(yīng)≤5cm；避免夯坑四周地面產(chǎn)生較大的隆起；避免出現(xiàn)夯坑過(guò)深導(dǎo)致起錘困難的現(xiàn)象。

3.4 總結(jié)

對(duì)強(qiáng)夯施工的全過(guò)程進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)夯施工區(qū)在施工結(jié)束后，地基的承載力通過(guò)平板荷載試驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果完全滿足相關(guān)設(shè)計(jì)要求，符合設(shè)計(jì)承載力的條件，說(shuō)明在本工程中采用強(qiáng)夯加固技術(shù)對(duì)施工參數(shù)、施工工藝及施工質(zhì)量是合理且有效的。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，強(qiáng)夯加固技術(shù)具有施工周期短、施工費(fèi)用低、設(shè)備簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在提高軟土地基的荷載力方面具有重要作用，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合工程的實(shí)際情況，采用強(qiáng)夯加固技術(shù)或其它加固方法相結(jié)合的方法，達(dá)到加固軟土地基的目的，從而為港口堆場(chǎng)工程的順利開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]畢媛媛，宋建偉.強(qiáng)夯法在港口堆場(chǎng)軟基處理中的應(yīng)用及其效果分析[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2014（36）：65.

[2]林友輝.強(qiáng)夯法在軟土地基處理中的運(yùn)用[J].建材與裝飾旬刊，2011（5）：428～430.

[3]張立柱，郭 奇.淺談強(qiáng)夯法施工在港口堆場(chǎng)與道路地基處理中的應(yīng)用[J].中國(guó)水運(yùn)月刊，2012，12（2）：223～225.

U655.54

A

2095-2066（2016）34-0252-02

2016-11-20

馬明生（1978-），男，高級(jí)工程師，碩士，主要從事水運(yùn)工程建設(shè)管理工作。