重力式碼頭建設(shè)中的拋石棱體分層強夯施工技術(shù)

林楚藩

摘 要：本文重點研究廣核廣東太平嶺核電廠一期項目中的海工項目，以此為基礎(chǔ)，分析重力式碼頭施工的拋石棱體分層強夯項目工藝，為與之類似的項目帶來借鑒經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：重力式碼頭 拋石棱體 分層強夯

1.工程概況

太平嶺核電工程的地址在廣東省惠州市惠東縣黃埠鎮(zhèn)，與紅海灣距離較近，廠址西北和惠州的距離在76km左右，距離惠東縣城43km左右。廣東太平嶺核電工程機組的型號是三代核電機型，預(yù)先設(shè)計的容量是6臺百萬千瓦級核電機組。

2.分層強夯工藝的基本思路

2.1強夯法的應(yīng)用現(xiàn)狀

強夯法是一種動力固結(jié)形式，基于起重設(shè)備提升夯錘，并在指定高度下落實現(xiàn)對地基土的持續(xù)沖擊，以達(dá)到夯實效果，保障地基承載力。強夯法是工程常用方法，具備地基強度優(yōu)良、抵抗液化、減低壓縮等多方面特性。在行業(yè)持續(xù)進(jìn)步之下，強夯法的應(yīng)用范圍不再局限于粗粒土，在低飽和細(xì)粒土領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。

2.2填筑體分層強夯施工方法

填方施工作業(yè)遵循“四區(qū)段、八流程”原則，四區(qū)段：填筑區(qū)、平整區(qū)、夯實區(qū)、檢測區(qū);八流程：測量放樣、基底驗收、分層填筑、攤鋪整平、強夯點夯施工、碾壓整平、整修、檢測驗收。注重道槽區(qū)強夯作業(yè)，各層厚度指標(biāo)有：填筑厚度以4m為宜，分4次，各小層以1m厚堆填，基于分層填筑方式施工并達(dá)到指定厚度要求。

建筑體強夯遵循如下幾點原則：（1）強夯施工。首先執(zhí)行一遍點夯：選定合適夯點位置，測定場地高程;利用起吊設(shè)備將夯錘提升并到達(dá)指定高度，隨后自由落錘。夯坑深度偏大時，允許向其中置入適量填料，再次進(jìn)行點夯作業(yè)，單點擊數(shù)為10～12擊。結(jié)束所有點夯作業(yè)后，在推土機輔助下將夯坑填平，安排專員檢測場地高程，進(jìn)一步求得夯沉量。隨后執(zhí)行第二遍點夯：確定合適夯點，遵循上述流程展開，有所不同的是此時單點擊數(shù)為9～10擊。（2）每完成一層點夯施工后，均要隨即整平，利用50t激振力壓路機執(zhí)行碾壓操作，以提升表層土體密實性。（3）滿夯作業(yè)：平整場地，確定高程，精確設(shè)置滿夯基準(zhǔn)線，滿足能級1000kN·m要求，單次夯擊數(shù)以3～5擊為宜，結(jié)束施工后整平場地，并做好驗收工作。

3.工程可行性分析

通常情況下，開山石是較為可行的棱體回填料，由于石料較為松散，孔隙率介于40%～45%區(qū)間內(nèi)，施工中受到重錘夯擊的影響瞬間將內(nèi)部水與空氣排出，削弱其側(cè)向擠壓力。在此期間，沉箱體積以及箱內(nèi)填料自身重量都比較大，并與拋石基床作用，形成明顯摩擦力。不僅于此，基床中設(shè)置倒坡結(jié)構(gòu)，選定合適夯擊方式后，可保障強夯施工中沉箱不出現(xiàn)大范圍位移。

通過觀察太平嶺核電實際工程，可知其棱體強夯的夯擊可達(dá)到2000kN·m，各個夯點之間的距離是5m，分布形狀是梅花形，一般而言，第一排夯點與沉箱兩者間距是5.8m，夯擊頻率是兩遍點夯以及一遍普夯，其中，普夯夯擊是500kN·m。完成強夯以后，沉箱最大位移是25mm，該數(shù)值處于誤差之內(nèi)。太平嶺核電工程沉箱寬高比是0.62，但是該工程是0.90，穩(wěn)定性較強。由此可見，盡管強夯對沉箱位移造成影響，但具有可調(diào)節(jié)性。

4.棱體強夯試驗

4.1方案比選

（1）方案1：棱體平均厚度約18.5m，該方案將棱體分成4層，分別對其拋填以及夯實，1～3層是水下分層，最后一層是陸上分層，夯擊能中等即可。

（2）方案2：基于陸上回填與夯實方式展開施工作業(yè)，夯擊能大于方案。

比較兩方案可明確，方案1使用陸上以及水下兩者分層方法，能夠使棱體保持密實狀態(tài)，然而操作比較復(fù)雜。方案2僅僅通過陸上分層方式，工作步驟比較簡單，降低工作難度，有效縮短工作時間，加快施工進(jìn)度，然而強夯的深度是有限的，工程后期沉降量比較大，并且隨著夯擊能逐漸變大，會損害沉箱?？紤]到沉箱安全性要求，經(jīng)對比后選定為方案1。

4.2施工機具及設(shè)備的選擇

水上夯實主要通過400～600t方駁，并在其上裝有50t履帶吊，其中，夯砣是鑄鋼錘，夯砣底面直徑在1.0m左右，重量在6t左右。陸上夯實主要利用自動脫鉤設(shè)備的70t履帶吊，夯砣是鑄鋼夯錘，其重量在15t左右，夯錘底面直徑為1.2m左右。

各層高程情況不同，具體有：第1層10.5m，第2層7.5m，第3層5.0m，第4層3.0m。與此同時，第1～3層實行的是水下重錘夯實方案，此環(huán)節(jié)單點夯能控制在300～600kJ/m2，第4層實行陸上夯實作業(yè)，單點夯能保持在2000kN·m水平，為保障沉箱質(zhì)量，與之相鄰的一排夯擊能適當(dāng)減小，以1500kN·m為宜;在第2遍點夯作業(yè)中，將夯擊能控制在2500kN·m水平。

4.3試夯要求

沉箱位移應(yīng)當(dāng)在≤30mm范圍之內(nèi)，1遍點夯和最后兩擊夯全部沉量應(yīng)當(dāng)<12cm，2遍點夯和最后兩擊夯全部沉量應(yīng)當(dāng)<10cm。

4.4試夯效果

由試夯可以發(fā)現(xiàn)，1遍點夯以及2遍點夯的單點擊數(shù)分別處于7～10擊、8～12擊范圍之內(nèi)，最后兩擊夯沉量總數(shù)分別要<12cm、10cm。在對拋填強夯棱體時，應(yīng)當(dāng)按時詳細(xì)觀察以及測量20#～24#沉箱的情況，明確棱體拋填和夯實工作對沉箱沉降位移造成的干擾。在夯實棱體工作前后，應(yīng)當(dāng)監(jiān)測測斜管22#沉箱。由試驗結(jié)果可知，棱體夯實時，并不會對沉箱位移造成重大干擾通過進(jìn)一步分析沉箱測斜的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可知棱體夯實幾乎不會影響到沉箱傾斜程度，沉箱狀態(tài)優(yōu)良。

5.操作要點

在完成試夯工作后，決定根據(jù)以上要求進(jìn)一步調(diào)整以及處理棱體，并進(jìn)行夯實工作，水上以及陸上的夯實寬度分別是21.5m以及17m，夯實范圍達(dá)到52160m2。

5.1水下分層夯實

基于水上拋填方式做好首層夯實作業(yè)，施工結(jié)束后驗收，各項指標(biāo)都合格后，夯實船才可正式進(jìn)入項目場地，正式對其夯實。在夯實過程中能夠，往往使用400～600t的方駁機械，并配備50t履帶吊，利用吊掛夯砣進(jìn)一步夯實水下棱體。

5.2陸上強夯

持續(xù)棱體回填當(dāng)高程達(dá)3.0m后，需隨即整平并進(jìn)入點夯環(huán)節(jié)?？紤]工程環(huán)境因素，陸上強夯易受到潮汐影響，一旦施工過程中潮位偏高，則會帶來明顯的水體與塊石飛濺現(xiàn)象?？紤]到此問題，需在潮位較低時展開陸上強夯作業(yè)（通常在2.0m以下）。

5.3減震措施

為緩解棱體強夯過程中對沉箱位移的不良影響，需采取可行減震措施，具體做好兩方面工作：（1）確定水上各層夯實邊線，需滿足與沉箱間距4m的要求;（2）增設(shè)減震溝，具體應(yīng)設(shè)置在與沉箱間距2m處，基于邊坡1：1的原則施工作業(yè)。

6.效果分析

整個強夯施工過程，總夯沉量為1.489m，平均夯沉率達(dá)到8.05%，總體上夯實效果良好，棱體平均沉降71mm。

為探尋棱體與沉箱所具備的沉降關(guān)聯(lián)，針對月平均沉降量展開分析，得知施工首月二者的差值最大，該階段棱體經(jīng)強夯后殘余沉降量較大，但此時沉箱已達(dá)到沉降相對穩(wěn)定狀態(tài)，因此二者出現(xiàn)明顯沉降差。后續(xù)施工中，棱體沉箱基本完成，此時棱體與沉箱處于同步沉降狀態(tài)，僅存在部分剩余沉降，其與棱體、沉箱對基底的壓縮有關(guān)。

由此得知，棱體與沉箱結(jié)構(gòu)出現(xiàn)23mm沉降差，這一現(xiàn)象與荷載作用時間不同有直接關(guān)聯(lián)。當(dāng)荷載作用結(jié)束后，棱體與沉箱僅出現(xiàn)極為微弱的沉降，表明強夯施工可直接改善棱體密實度。

7.結(jié)束語

綜上所述，分層強夯項目工藝在選擇分層厚度以及夯擊能等時，應(yīng)當(dāng)確保所有數(shù)據(jù)都正確無誤，為項目提高質(zhì)量水平奠定基礎(chǔ)。在挑選夯實數(shù)據(jù)過程中，要使用合理的計算方式，并由試夯確定準(zhǔn)確數(shù)值，以此保證沉箱處于穩(wěn)定狀態(tài)，真正發(fā)揮夯實工作的價值。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡晨，楊玲.重力式方塊碼頭施工工藝和質(zhì)量控制措施研究[J].珠江水運，2019（07）：37-38.