降水聯(lián)合強夯法在吹填地基處理中的應用

陳俊，蔣子皓

（中交二航局第一工程有限公司，湖北 武漢 430040）

埃及阿布基爾集裝箱碼頭項目位于埃及亞歷山大市以北的地中海沿岸，項目擁有1200 米長碼頭岸線和59 萬平米堆場，作為集裝箱轉運與堆存場所。其中，碼頭與堆場淺層地基允許承載力要求達到160Kpa以上，土體彈性模量大于60MPa；同時要求地基25 年內沉降值不超過15cm。

圖1 阿布基爾集裝箱碼頭項目

圖2 處理前后CPT 檢測對比

圖3 處理前后CPT 檢測對比

1 工程概況

大部分場區(qū)上覆吹填細砂，厚度5～9 米不等，壓實度不良，吹填細砂層頂標高為3.0m。大部分區(qū)域細顆粒（＜0.075mm）含量不大于10%，部分區(qū)域（排水口附近）處區(qū)域的細顆粒含量超過10%，局部甚至達到30%及以上。吹填砂下部依次為：①粘土，分布均勻，厚度一般為8～10m；②中密砂，厚度約為4m；③硬黏土，厚度為3～6m；④密實砂，通常厚度不超過5m；⑤致密砂，CTP 試驗qc ＞30Mpa。地基場地的物理力學指標見表1。地下水位標高為0.4～1.0m。

表1 現(xiàn)場土層巖土力學參數(shù)

2 降水聯(lián)合強夯法

2.1 降水施工

在濾管埋設之前，在挖掘機上配置直徑為50cm 螺旋鉆頭對井點位置進行鉆孔，待形成完整的孔洞后立即安裝濾管，由于孔內可能出現(xiàn)孔壁局部坍塌會導致濾管未能抵達設計標高時，可采用挖機輕壓慮管至設計標高，以確保降水深度滿足施工要求。待濾管安裝完成之后即可進行內襯管的安裝，內襯管安裝之前需檢查外側的濾管包裹是否嚴實，防止泥沙進入內襯管。內襯管完整完成后即可進行碎石填充，填充采用2cm 的碎石。內管安裝完畢之后即可連接整套排水系統(tǒng)，抽水泵需埋置至接近內襯管底部位置，每臺抽水泵需與全自動液壓位控制器連接，保證管井中水位降低至水泵以下時停止工作，防止水泵空轉造成損壞。

2.2 強夯施工工藝

2.2.1 施工參數(shù)

在地下水位降低至設計標高后即可進行強夯施工，強夯施工分為點夯和滿夯[3]：第一遍3500kN·m 點夯，夯點按6m×6m 點距，呈矩形布置，停錘標準采用沉降與夯擊數(shù)雙控，即最后兩擊夯沉量平均值≤5cm 且夯擊數(shù)≥8 擊；第二遍3500kN·m 點夯，強夯點分別位于第一遍6m×6m 矩形的中心位置，停錘標準也按照沉降與夯擊數(shù)雙控；為了快速給后續(xù)工序提供工作面，現(xiàn)場將第一遍與第二遍點夯合并實現(xiàn)整體一遍點夯，間距按照3m×3m 梅花形布置。第三遍1500kN.m 滿夯兩遍，每點夯擊數(shù)≥2 擊，夯一遍，夯擊面要求搭接1/4 面積，滿夯最外一排的夯擊中心點應位于強夯區(qū)域邊界外。

2.2.2 施工方法

項目采用全自動快速落勾強夯機，點夯錘直徑2.5米，錘重20T，滿夯夯錘直徑1.8 米，錘重15T。根據點夯夯擊能測算，點夯錘底起吊高度不得低于17.5 米。強夯機在完成場地平整和測量放樣后即可就位，并在夯機吊裝鋼絲繩和強夯機主臂上按夯能要求進行夯前標記，使每一擊都保持吊裝的高度一致，這樣才能保證夯打符合設計要求。強夯機就位后，起錘至預定高度后即可快速自由落鉤，強夯機對夯沉量進行自動記錄。依據最后兩擊平均夯沉量≤5cm 的設計要求，若無法達到，則需繼續(xù)進行錘擊，直至達到夯擊沉降要求。

強夯施工從一側向另一側順序依次進行，在一點強夯滿足要求后進行強夯機移位。點夯施工完成后將點夯的夯坑回填，整平到強夯主機安全行走條件，然后測放施工區(qū)域。滿夯兩遍，1500kN.m 能級，每點夯擊數(shù)不低于2 擊，錘擊面搭接1/4。滿夯施工要求與點夯類似，夯前確認落錘的錘距，在起吊鋼絲繩或者強夯機的主臂上做好記號，確保落錘高度滿足夯擊能要求。同時在施工過程中重點關注錘擊數(shù)及夯擊搭接情況[4]。

2.3 地基檢測結果分析

在強夯施工完成后需對處理地基進行了靜力觸探、動力觸探及靜載實驗，通過相關試驗明確處理地基能否滿足要求。

2.3.1 靜力觸探檢測

根據設計文件，要求現(xiàn)場地面以下10m 范圍內的平均貫入阻力Qc 值需達到8MPa 及以上。本文在區(qū)域隨機選取5 個點對比地基處理前后靜力觸探值。經過降水聯(lián)合強夯后，在10 米深度范圍內的平均貫入阻力qc 值從處理前的4.79～6.77MPa 提高至處理后的10.96～16.20MPa，均滿足設計要求。其中5 個檢測點的貫入阻力Qc 值的加權平均值從5.8MPa 提高到13.7Mpa左右，增加136%，加固效果較好。

2.3.2 動力觸探檢測

為進一步評估吹填砂層的密實度和處理效果，現(xiàn)場對處理地基進行標準貫入度檢測。從現(xiàn)場任意選取四個點（該點位為做SPT 的地勘點），從強夯前后的標貫擊數(shù)可以看出，標貫基數(shù)由10～20 提高到30 以上，吹填砂層由稍密～中密狀態(tài)加固至密實狀態(tài)。其中處理后吹填砂層在0～9m 深度方向均處理較好，處理效果達到預期。

2.3.3 靜力荷載試驗

強夯處理后選擇一個區(qū)域做平板荷載試驗，驗證地基承載力是否達到160Kpa。試驗得到的應力和沉降關系如下圖4 所示。

圖4 荷載與沉降變形關系圖

經過強夯處理后吹填砂層在設計荷載160kpa 的沉降為8.7mm，在300kpa 左右時的沉降為17.00mm;土體彈性模量Es 為70.6Mpa,土基回彈模量Ks 為1.72kg/cm3，承載力指標滿足設計要求。

3 結論

在港口工程中，當吹填料的細顆粒含量偏大時，由于孔隙水不易消散造成單純的強夯工藝很難達到承載力要求?，F(xiàn)場通過降水聯(lián)合強夯法處理一定細顆粒含量的吹填砂層，并通過靜力觸探、標準貫入度試驗與載荷板檢測驗證處理后的吹填砂層強度指標得到較大提高，其地基承載力能夠滿足設計要求。降水聯(lián)合強夯法不僅施工簡單，施工效率較高，為后續(xù)的類似工程項目提供借鑒。