低能量強(qiáng)夯法在港口項(xiàng)目軟基加固中的應(yīng)用

張 弦

(中交四航局第三工程有限公司，廣東 湛江 524005)

0 前 言

20世紀(jì)70年代，強(qiáng)夯法地基處理技術(shù)在被我國(guó)部分工程施工單位慢慢推廣應(yīng)用。因?yàn)槠漭^強(qiáng)的實(shí)用性、極其廣泛的適用性，因而運(yùn)用廣泛。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行多年的研究和探索以及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，強(qiáng)夯法地基處理技術(shù)的施工工藝從以前的粗粒土狀態(tài)慢慢轉(zhuǎn)變到飽和軟黏土的地基實(shí)施處理，并在這個(gè)過(guò)程中不斷被改進(jìn)、提高和完善[1]。在處理軟黏土地基加固時(shí)所采用的新型強(qiáng)夯工藝：“先輕后重、少擊多遍”在多個(gè)文獻(xiàn)中都有被提到。但目前采用強(qiáng)夯法對(duì)飽和軟黏土地基進(jìn)行施工或加固處理時(shí)還存在許多爭(zhēng)議，針對(duì)施工作業(yè)中采用的部分新型方法和工藝仍需要通過(guò)大范圍試驗(yàn)、大量數(shù)據(jù)的采集和積累進(jìn)行驗(yàn)證和檢驗(yàn)。

1 工程簡(jiǎn)介

計(jì)劃建設(shè)于重慶市涪陵區(qū)白濤街道聯(lián)農(nóng)村6社的重慶港涪陵港區(qū)白濤作業(yè)區(qū)大石溪碼頭工程，位于烏江右岸，距河口20.6～21.5 km處。擬建工程面臨烏江，背靠渝懷鐵路，距該鐵路貨站直線距離不到2 km，陸域現(xiàn)有沿江公路通向白濤老鎮(zhèn)區(qū)，距離約5 km，交通方便。本項(xiàng)目計(jì)劃建設(shè)1 000 t級(jí)2個(gè)，結(jié)構(gòu)上需要兼顧5 000 t級(jí)泊位及其所配套的有關(guān)設(shè)施。碼頭貨物每年的吞吐量約為120萬(wàn)t，其中，固體化危品的吞吐量約占總量的50%，普通件雜貨的吞吐量約占總量的50%。

2 基礎(chǔ)強(qiáng)夯處理

普夯夯擊能為1 000 kN·m，強(qiáng)夯單點(diǎn)夯擊能量為3 000 kN·m。強(qiáng)夯加固面積69 370 m2。強(qiáng)夯施工工藝流程為：場(chǎng)地整平→標(biāo)高測(cè)量→第一遍夯點(diǎn)放樣→第一遍夯點(diǎn)施工→夯坑補(bǔ)填料、整平→標(biāo)高測(cè)量→第二遍夯點(diǎn)放樣→第二遍夯點(diǎn)施工→夯坑補(bǔ)填料、整平→標(biāo)高測(cè)量→夯坑補(bǔ)填料、整平→標(biāo)高測(cè)量→普夯→整平壓實(shí)→檢測(cè)交工。

2.1 施工準(zhǔn)備

1)技術(shù)準(zhǔn)備。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行仔細(xì)核對(duì)，如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)與設(shè)計(jì)圖不符，應(yīng)及時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理及設(shè)計(jì)人員，以便及時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)整和變更。仔細(xì)了解和熟悉現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件、地下水位、地面狀態(tài)及周?chē)h(huán)境，特別注意人工構(gòu)造物的位置，根據(jù)設(shè)計(jì)圖、現(xiàn)場(chǎng)條件及業(yè)主進(jìn)度要求編制施工計(jì)劃報(bào)監(jiān)理和業(yè)主審批。

2)施工設(shè)備。強(qiáng)夯機(jī)械的組成部分有起吊設(shè)備、脫鉤裝置和夯錘等，吊車(chē)采用履帶吊，其規(guī)格為50 t；夯錘規(guī)格為重20 t、直徑2.0 m，且選用自動(dòng)脫鉤。

3)勞動(dòng)力。一個(gè)強(qiáng)夯組的人員組成為：2名吊車(chē)司機(jī)、3名測(cè)量人員、4名起重工。

4)強(qiáng)夯施工前按強(qiáng)夯施工要求進(jìn)行基底整平，設(shè)計(jì)臨時(shí)排水溝以避免雨水浸泡基底。

2.2 試 夯

1)在正式的施工作業(yè)前，必須嚴(yán)格遵守工程的設(shè)計(jì)技術(shù)要求和強(qiáng)夯試驗(yàn)說(shuō)明對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)和試夯，以確保具體的強(qiáng)夯施工參數(shù)。

2)試夯段的選擇應(yīng)該具備代表性，試夯段的面積應(yīng)>100 m2，試夯次數(shù)>10擊。

3)施工前7天，將試夯位置、試夯方案等報(bào)監(jiān)理工程師審批，當(dāng)監(jiān)理工程師認(rèn)可試夯方案后方可進(jìn)行試夯。

4)試夯應(yīng)進(jìn)行各夯錘沉降量、夯錘震動(dòng)影響范圍、夯實(shí)前后填土密實(shí)度等測(cè)試，報(bào)監(jiān)理工程師和設(shè)計(jì)代表。

5)當(dāng)發(fā)現(xiàn)實(shí)際強(qiáng)夯的填方土料與試夯的填方土料有明顯差別時(shí)，應(yīng)重新試夯。

2.3 點(diǎn) 夯

根據(jù)試夯結(jié)果做好施工組織計(jì)劃，施工方案主要包括：強(qiáng)夯參數(shù)、強(qiáng)夯面積、場(chǎng)地布置、施工設(shè)備、施工順序及進(jìn)度計(jì)劃、施工技術(shù)措施、施工安全措施等[2]，并將施工方案報(bào)監(jiān)理工程師審批。

1)夯點(diǎn)放樣。以軌道梁基礎(chǔ)的中線、各區(qū)角點(diǎn)控樁為基準(zhǔn)點(diǎn)，按打擊點(diǎn)間距為5 m標(biāo)準(zhǔn)用50 m鋼卷尺和全站儀器準(zhǔn)確放出第一遍夯點(diǎn)位置，其誤差應(yīng)<5 cm，在夯錘震動(dòng)影響范圍以外的地方設(shè)置相對(duì)水準(zhǔn)點(diǎn)位置，利用水準(zhǔn)儀測(cè)量夯點(diǎn)高程。選擇2～3個(gè)夯點(diǎn)，在該夯點(diǎn)周?chē)贾?～5點(diǎn)并測(cè)量其高程，以便進(jìn)行夯坑沉降及周?chē)馏w隆起的測(cè)量。

2)點(diǎn)夯。①本工程強(qiáng)夯地基處理擬采用4臺(tái)配備25 m的龍門(mén)架和帶自動(dòng)脫鉤裝置的W200A型的50 t履帶式強(qiáng)夯機(jī)，配備直徑為2 m的20 t夯錘，進(jìn)行夯擊時(shí)遵守之前確定的夯擊點(diǎn)數(shù)；②夯機(jī)就位后需對(duì)中夯錘，對(duì)中誤差<10 cm，利用水準(zhǔn)儀測(cè)量人員可以測(cè)出夯錘錘頂標(biāo)高，在《強(qiáng)夯施工記錄表》上記錄測(cè)量數(shù)據(jù)；③指揮人員的指揮吊機(jī)作業(yè)，使夯錘提升至設(shè)計(jì)高度后，應(yīng)稍暫停片刻保證夯錘不擺動(dòng)，然后提升繼續(xù)進(jìn)行，夯錘自動(dòng)脫鉤、自由下落；④夯錘落下后，利用水準(zhǔn)儀等工具測(cè)量人員可以測(cè)量出錘頂標(biāo)高，并將其標(biāo)尺讀數(shù)記錄在《強(qiáng)夯施工記錄表》上，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，將夯沉量記錄在表內(nèi)；⑤在施工過(guò)程中，當(dāng)夯沉量太深無(wú)法繼續(xù)強(qiáng)夯時(shí)，移機(jī)、挪錘，挖掘機(jī)或推土機(jī)配合夯坑回填料并整平，夯機(jī)回到原位繼續(xù)施工，當(dāng)最后兩擊達(dá)到收錘標(biāo)準(zhǔn)后，該點(diǎn)的的夯擊結(jié)束；⑥必須按照設(shè)計(jì)要求的次數(shù)對(duì)夯擊點(diǎn)進(jìn)行夯擊，當(dāng)最后兩擊的平均夯沉量<50 mm、不因夯坑過(guò)深而發(fā)生起錘困難、夯坑周?chē)孛娌粦?yīng)過(guò)大地隆起方可收錘；⑦可根據(jù)土中的超靜孔隙水壓力的消散情況來(lái)確定兩遍夯擊之間的間隔時(shí)間。

3)夯坑回填。根據(jù)累計(jì)夯沉量估計(jì)需填土石方量，組織回填料對(duì)夯坑進(jìn)行回填，夯坑周?chē)耐馏w被推土機(jī)推至坑內(nèi)，使夯坑內(nèi)土體比周?chē)馏w高出約5～10 cm，回填料采用原場(chǎng)地整平時(shí)挖出的堆載料。

2.4 普 夯

強(qiáng)夯結(jié)束后還需進(jìn)行普夯，以1.5 m行距和點(diǎn)距搭夯，每點(diǎn)2擊。

2.5 加固效果檢驗(yàn)

加固效果采用靜力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、孔隙水壓力、變形監(jiān)測(cè)等方法進(jìn)行檢驗(yàn)[3]。夯擊前后土的錐尖阻力隨深度的變化可通過(guò)靜力觸探測(cè)量，夯擊前后土的N63.5值隨深度的變化可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢測(cè)，夯坑體積與四周隆起量可通過(guò)地面變形監(jiān)測(cè)測(cè)量得出。

2.6 檢驗(yàn)項(xiàng)目及方法

表1所示為強(qiáng)夯地基允許偏差、檢驗(yàn)數(shù)量和方法。

表1 強(qiáng)夯地基允許偏差、檢驗(yàn)數(shù)量和方法

1)夯擊次數(shù)：監(jiān)理工程師對(duì)施工記錄進(jìn)行監(jiān)理和檢查，同時(shí)在施工過(guò)程中進(jìn)行時(shí)隨機(jī)抽查。

2)夯坑沉降量：采用水準(zhǔn)儀對(duì)其進(jìn)行測(cè)量和檢查，保障最后兩擊的夯坑沉降量達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求。

3)密度測(cè)試：采用灌砂法，標(biāo)準(zhǔn)干密度測(cè)試時(shí)應(yīng)考慮含石量。

3 軟基加固時(shí)采用低能量強(qiáng)夯法的參數(shù)

3.1 排水系統(tǒng)

采用低能量強(qiáng)夯法對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置時(shí)具有顯著優(yōu)勢(shì)，采用局部的井點(diǎn)降水聯(lián)合明溝的排水方式，使得砂面高于水位，在施工的時(shí)候軟基加固方式的要求得到有效滿足，并且為質(zhì)量提供了堅(jiān)實(shí)的保障。采用強(qiáng)夯法，第一次處理結(jié)束在排水時(shí)可以采用插設(shè)井點(diǎn)管法。井點(diǎn)管埋設(shè)施工中，用水將井孔沖洗成孔后將沖管拔出，同時(shí)將井點(diǎn)管插入且井點(diǎn)管四周用黏土回填密實(shí)。一般地，強(qiáng)夯過(guò)程造成的超孔壓在持續(xù)排水24 h以后可以被消散。

3.2 布點(diǎn)方式

采用低能量強(qiáng)夯法對(duì)施工參數(shù)以及布點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置時(shí)具有顯著優(yōu)勢(shì)，從上述數(shù)據(jù)處理分析可得，單擊夯能大小在800～1 350 kN·m范圍內(nèi)時(shí)，一般夯擊2次就可以達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。地基加固的要求和地基上的性質(zhì)決定了夯擊次數(shù)和布點(diǎn)方式，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行分析處理，確定具體方案，應(yīng)采用梅花形布點(diǎn)用于大面積施工，其特點(diǎn)是夯擊次數(shù)少；一般小間距施工時(shí)夯擊2次，同時(shí)應(yīng)該注意其間隔時(shí)間。在施工過(guò)程中，要跟據(jù)上部結(jié)構(gòu)的恢復(fù)情況和超孔壓消散現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，加強(qiáng)對(duì)孔壓的監(jiān)測(cè)與分析，根據(jù)實(shí)際施工狀況，確定一般的夯擊間隔時(shí)間在7～14天范圍內(nèi)。

3.3 兩遍夯擊的間隔時(shí)間

具體分析了由于低能量強(qiáng)夯法和軟黏土結(jié)構(gòu)的恢復(fù)而引起的超孔壓的消散情況，一般地，首次夯擊后需再等待7天左右的時(shí)間，才可實(shí)施二次夯擊，二次夯擊后再等待一個(gè)月時(shí)間，對(duì)上部結(jié)構(gòu)等進(jìn)行施工和墊層。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)本文中施工工藝和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理分析，為了提高港口軟基加工的施工質(zhì)量可以采用低能量強(qiáng)夯法，這種新型的低能量強(qiáng)夯法可明顯縮短施工工期，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)工程中的主動(dòng)排水。第一遍夯實(shí)結(jié)束后，需要對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行合理的優(yōu)化以便進(jìn)行井點(diǎn)降水的有效實(shí)施。軟基加固時(shí)采用低能量強(qiáng)夯法可以提高工程質(zhì)量和安全保障。上述數(shù)據(jù)和方案的分析和總結(jié)，可為今后類(lèi)似工程項(xiàng)目的施工單位和技術(shù)人員提供參考。

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