深水厚基床重錘夯實施工技術(shù)在重力式碼頭工程中的應用

廖宏志 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概況

本文涉及到工程為重力式沉箱結(jié)構(gòu)碼頭，該碼頭岸線長1017m，基床頂標高為-17.7 m，頂寬為21.65m，基床厚度達到10m，夯石量約316190m3。原有的施工計劃為：以-21.7m為臨界，以上采用塊石錘夯，以下采用塊石爆夯。由于距一期碼頭和村莊太近，產(chǎn)生的震動效應明顯，經(jīng)過多方商議，決定取消臨界位置以下的爆夯施工，調(diào)整為采用重錘進行夯實，采用增加夯錘重量，提高夯能及增加每層夯實的分層厚度，提高施工效率和節(jié)省施工工期。

2.重錘夯實效率和施工原則

重力式碼頭基床分層一般按2m/層，而采用重錘夯實可以達到4m/層，提高了施工工效，較傳統(tǒng)2m/層的施工速度提高一倍以上。

采用重錘夯實施工時，夯錘的選擇非常重要，宜選擇重量為12～15t，外形為圓臺形的夯錘，為減少夯錘水下阻力，錘身設有4個泄水孔。厚床基重錘夯實法遵循“大質(zhì)量、小阻力”原則，夯錘設計必須注意以下幾個方面的內(nèi)容：（1）保證有效夯擊能，夯錘須重量大。（2）保證底面積小，以增強單位面積的夯擊能。（3）盡量讓夯錘與流線形接近，避免水中下落時夯錘能量的損失。（4）必須保證水中夯錘下落過程的平穩(wěn)，降低出現(xiàn)“倒錘”的可能性，以增強夯錘的穩(wěn)定性。

3.施工工藝流程

深水厚基床重錘夯實工藝流程為：確定拋石分層厚度→參數(shù)初選→船機設備選擇→基床拋石施工→打夯船定位→試夯→評估錘夯效果，確定夯錘落距、錘夯遍數(shù)→大面積錘夯→驗收。

4.施工方法

4.1 準備工作

（1）根據(jù)本工程基床的特點，每層厚度控制在4m，選擇自重為15t的鑄鐵錘作為夯錘，夯錘的落距為4m。按落距為4m計算，夯錘在不計水阻力、浮力的影響下，夯擊能達到339kJ/m2，大于規(guī)范要求的120kJ/m2，滿足要求。在施工前，需要對夯錘進行全面、仔細的檢查，以保證夯錘可以符合具體的設計要求。（2）選擇試驗段。以長度為15m的典型斷面作為試驗段，并確定3個測量斷面。（3）安裝測量定位系統(tǒng)。充分發(fā)揮定位系統(tǒng)的功能對船舶進行定位，校核定位結(jié)果是否精準，務必保證定位系統(tǒng)的定位結(jié)果可以和挖泥、拋石的測量定位結(jié)果保持一致。（4）準備好施工過程中所需要的測量工具。在施工中，認真對水深情況進行測量。（5）利用定位船，每間隔1m做一次標識，為后續(xù)施工提供參考。（6）采用測桿和讀尺進行驗收。

4.2 基床拋石

（1）基床拋石之前應檢查基槽的回淤情況，如有回淤（回淤沉積物重度＞12.6kN/m3，且厚度＞0.3m），先完成清淤后再進行拋石。

（2）拋石之前應根據(jù)水流、潮水等情況試拋，通過試拋確定拋石船位。

（3）基床拋石應分段分層拋填，打夯厚度為每層4m，根據(jù)試夯確定預留密實沉降量為13%，分層厚度為4.5m，拋石頂面不超過規(guī)定的高程，但不宜低于規(guī)定高程的0.5m。拋石過程中勤打水勤對標，防止漏拋、超拋。分段長度根據(jù)施工要求，宜為100m為一段。

4.3 打夯船定位及夯前測量

采用對標定位和GPS定位系統(tǒng)對打夯船平面位置進行定位控制，以保證水下夯錘得到有效地控制。通過定位軟件，顯示打夯船的位置，并且記錄其具體的定位軌跡。

將夯錘置于拋石基床面上，慢慢地拉近鋼絲繩，觀察鋼絲繩上面的刻度，讀取拋石基床的打夯前標高，在設置測點的時候，工作人員需要注意，每間隔2m設置一個測點。按沉箱底面各邊加寬1m作為試夯寬度，本工程基床錘夯試夯寬度為19.15m，每一個斷面內(nèi)，需要設置10個測點。

4.4 試夯

按照《重力式碼頭設計與施工規(guī)范》（JTS 167-2018），基床錘夯每層夯實后的厚度不宜大于2m。夯擊能量較大時，分層厚度可適當加大。因此需要根據(jù)上述確定的施工參數(shù)進行試夯，并通過檢查復夯夯沉量評估具體的試夯效果，確定是否需要對最初的錘夯參數(shù)進行調(diào)整，通過試夯確定夯錘的落距和夯擊遍數(shù)等施工參數(shù)。

宜選擇長度為30m的基床進行試夯施工，試夯點的選擇應具有一定的代表性。采用縱橫向相鄰接壓半夯法進行施工，在試夯范圍內(nèi)選擇三個斷面，然后在每一個斷面上，每間隔1m設置一個夯實觀測點，匯總觀測值，求出平均數(shù)；觀測的時候應該注意，分別在對夯前和第4夯時進行一次觀測，然后就可以每夯實兩下觀測一次，直到相鄰兩次的累計沉降值相差不大。

通過分析觀測結(jié)果，得出相鄰夯次的平均沉降差不超過3cm，滿足規(guī)范要求。這時試夯夯錘的落距和夯擊遍數(shù)等參數(shù)可作正式施工時的施工參數(shù)。

4.5 大面積錘夯

根據(jù)試夯確定的參數(shù)展開錘夯施工。基床錘夯分初、復夯，各1遍，也可以采用多遍夯實的方法進行夯實。

（1）壓半夯夯實。①嚴控橫向夯點。在船舶甲板上標記夯點，通過夯點合理的橫向位移，以保證夯實寬度足夠科學合理。②嚴控縱向夯點。通過錨機對錨繩進行調(diào)控，讓每一次縱向的移船距離為1/2錘徑，通過移船以保證縱向夯點得到合理控制。

（2）夯實要點。①在正式進行夯實工作前，確保拋石面層的高差≤300mm，必要時對拋石面層適當整平。②夯實施工時，先中間，后兩邊的順序進行，以防夯坍邊坡，③精準的對船舶進行定位，保證夯實范圍正確，控制夯點，進一步提高夯實施工質(zhì)量。④在打夯施工的過程中，夯錘難免會發(fā)生旋轉(zhuǎn)問題，使得鋼絲繩發(fā)生扭轉(zhuǎn)，阻礙正常施工的進行，為了避免這類問題的發(fā)生，可以將鐵翅焊接在夯錘的兩側(cè)，然后再增設一個平衡砣，旨在增加夯錘旋轉(zhuǎn)時的水阻力。⑤嚴格按照試夯施工中所確定的遍數(shù)和落距等參數(shù)進行夯實。⑥分段分層夯實時，相鄰分段之間的搭接長度＞2m。⑦縱橫向相鄰接壓半夯，分初、復夯，夯實遍數(shù)分別為1遍，1遍的夯實次數(shù)為4次。⑧施工時，注意預留夯沉量，夯沉率一般為13%～15%。

4.6 錘夯質(zhì)量保證措施

（1）當夯實后補拋塊石的面積＞1/3 構(gòu)件底面積或連續(xù)面積＞30m2，且厚度＞0.5m時，宜作補夯處理。（2）分層拋石厚度控制在4m以內(nèi)，高差控制在30cm以內(nèi)。面層拋填時采用1～50kg的塊石。夯前測量時若發(fā)現(xiàn)高差不滿足要求，則局部進行細部補拋。（3）采用雙重驗收標準：夯沉率和復打一夯次驗收。（4）船舶定位設備記錄已施工位置情況，便于查找和檢查。（5）技術(shù)人員24小時值班，指揮和記錄施工狀況。（6）若試夯施工方案實施的夯沉率未能達到15%，采取的措施為：增加1遍復夯，并且下一段夯實時，加大夯擊能量。（7）正式施工須在試夯施工完成后，經(jīng)監(jiān)理、設計等單位認可結(jié)論，確定參數(shù)后實施。

4.7 復夯驗收

復夯驗收滿足以下兩個指標時驗收合格：（1）夯沉率：夯沉率≥15%；（2）復打一夯次：抽取不小于5m段夯實基床復打一夯次，夯錘相接排列，不壓半夯其平均沉降量≤30mm。

5.應用效果

根據(jù)在汕頭港廣澳港區(qū)二期工程的案例應用，沉箱安裝和箱內(nèi)回填后，沉降穩(wěn)定，整體沉降變化不大，說明厚基床重錘夯實施工技術(shù)，滿足規(guī)范指標及使用要求。

6.結(jié)語

在我國水工建筑范圍內(nèi)，重力式碼頭基床夯實較為常用的施工方法有錘夯法和爆夯法，其中爆夯法施工干擾大，且受周邊環(huán)境制約多，而錘夯法傳統(tǒng)的做法是在規(guī)范范圍內(nèi)不超過2m厚度的基床。鑒以此，針對重力式碼頭深水厚基床重錘夯實施工方法的提出和實際應用解決了爆夯法和傳統(tǒng)錘夯法所困擾的問題。采用厚基床重錘夯實技術(shù)，減少拋石分層次數(shù)，提高夯實工效，工程質(zhì)量得到保證，同時施工成本也很大程度得到節(jié)約等等。在類似工程中有推廣應用價值。