浅谈沙漠环境地基处理的基本施工方法

■王 松 ■中交二航局第一工程有限公司，湖北 武汉 430012

1 概述

沙特扎瓦尔港地基处理区域共计约46 万平米，位于前期吹填造地区域，吹填材料主要为粉细砂、细砂，局部含淤泥质粉细砂等。我部根据区域功能和地质条件的不同选用不同的处理方法，在本文中主要对强夯及振冲两种主要施工方法进行总结。

验收标准:在整个加固深度范围内用静力触探的方法测得的qc 值大于7.5MPa，加固范围的表层土的标高在+2.0m～+3.5m 的范围内干密度大于最大干密度的90%，标高在+3.5m -+5.0m 的范围干密度大于最大干密度的95%。

2 强夯法

2.1 强夯法的基本原理

强夯法处理地基基本方法是将强夯锤(一般为100 -400kN)从高处自由落下(落距一般为6 -40m)给地基以冲击力和振动，从而提高土的强度并降低土的压缩性，改善土的振动液化条件和消除湿陷性黄土的湿陷性等作用。同时，夯击能还可以提高土层的均匀程度，减少可能出现的不均匀沉降。

参数选择:

强夯加固地基的有效深度、锤重和落距的关系如式:

H——有效加固深度，m。

M——锤重，KN

h——落距，m

α——经验系数，一般采用0.4 -0.7，软土可取0.5，黄土可取0.55-0.8，具体数据可根据现场试验确定。

若选择较小锤径夯坑太深影响挂锤，本项目通过现场试验最终确定选择两种夯锤:一、直径2.2m 重18T 的混凝土锤(节省钢材，外包钢壳);二、直径2.5m 重18T 的铸钢锤(通用坚固)，吊高18 米，处理深度5 -6 米。由于该区吹填的沙子含有少量淤泥，且颗粒较小，处理7 -8米深根据现场试验需将吊高增至21 -22 米。普夯锤12T，底面焊2.5m×2.5m 正方形钢板，吊距8 米。

2.2 强夯法施工工艺流程

(1)清理并平整施工场地:先估算强夯加固后可能底层产生的平均地面起伏情况，然后再此基础上确定所需地面的高程，用推土机平整场地。

(2)夯点放线定位:针对沙漠地区，可在塑料袋中装入少量沙子做成沙袋，用沙袋标记出夯实点位置，其偏差在5cm 以内。

(3)强夯施工:将夯锤起吊到预定高度，释放夯锤让其自由下落，然后放下吊钩，反复进行夯实直到最后一次的沉降量在5cm 范围内时即可结束强夯，移至下一夯点。在此期间充分做好测量工作并记录锤击过程中产生的能量，锤击次数、每次锤击后的沉降量，强夯过程中要注意场地坑底是否倾斜，如果发现存在倾斜导致夯实过程中夯锤倾斜，应及时处理后再行夯实。

(4)整平场地:边施工边填平夯坑，测量并记录场地高程。

(5)满夯:采用重量轻底面积较大的夯锤，以较少的夯击能进行普夯，或采用压路机碾压，进而使表层的强度达到要求。

2.3 人员设备配置

表2-1 施工设备列表(一个班组)

根据现场施工经验平均一个月便要更换一次钢丝绳。

表2-2 人员配备列表(一个班组)

2.4 功效分析

每天每台夯机正常工作9 小时可处理面积800m2。

2.5 处理结果

经检测表层1.0 -1.5m 以下到海床标高之间强度均达到7.5MPa以上，满足规范要求。

3 振冲法

本部采用的施工工艺分为振冲密实法和振冲置换法两类，振冲法多适用于粘性土、粉土、松散砂土、饱和黄土和人工填土等地基加固工程。

所谓振冲法，即利用振冲器在水平方向产生振动力，挤密周围土体和填料，从而使地基承载力提高、减少沉降量、增加地基稳定性、提高抗地震液化能力的地基处理方法。

3.1 主要施工设备选择

3.1.1 振冲器

当加密对象、加密孔位布置及施工技术参数确定的情况下，振冲器的性能是加密效果好坏的决定性因素。本工程是进行现场试验，根据经验选用BJ-132KW 系列型振冲器。

表3-1 振冲器性能参数

3.1.2 施工主要配套设备

(1)起吊机械。起吊力和起吊高度必须满足施工要求。常用的起吊机械有汽车吊、履带吊等。根据本项目加密砂层的特点，砂层加密后摩擦力很大，对吊车起吊的能力要求高，选用两台80T 的履带吊(80T履带吊性能参数见附图)。

(2)电气控制设备。电气控制装置不仅能用在施工配电项目中，还能有效的控制施工技术指标，可自动控制振冲施工中加密电流、留振时间等指标来控制施工质量。BJ -132KW 型振冲设备就是通过采用控制加密电流值和留振时间，在施工中当电流和留振时间达到设定值，系统自动发出信号，以达到控制施工质量的目的。

(3)高压清水泵。高压清水泵能够保证有充足的水量和水压，从而保证成孔和振密质量。

表3-2 IS 型单级清水离心泵性能参数

3.2 振冲挤密与碾压施工流程

振冲挤密与碾压施工流程图如下:

图3-1 振冲挤密与碾压施工流程图

3.3 振冲挤密施工

3.3.1 施工准备

(1)技术交底;(2)收集、分析施工场地的地质资料;(3)编写详细的施工方案;(4)设备组装，接通水电;(5)组织材料进场;(6)测量放线。

3.3.2 施工试验桩

由于施工场地地层条件的复杂性，同时为了施工机具的正确选择并调试，充分掌握施工工艺，熟悉并验证设计确定的施工工艺和加密技术参数，在正式施工之前应进行试桩。

3.3.3 振冲挤密施工工序

(1)灌水:在振冲施工前的3～4 小时可以对将要加固的范围内的砂土进行灌水，提高表面干砂层的含水量，以便改善上部砂土的振冲效果(可根据实际情况决定是否采用);(2)定位:对准振冲孔位，误差不超过半个振冲器直径，开动电源，启动振冲器，检查水压、电压和振冲器的空载电流是否正常。(3)造孔:缓慢振冲至设计深度即可终止并进行下道工艺的施工。在造孔的整个过程中振冲器要始终保持悬垂，造孔时电流保持在100A 左右。(4)振冲挤密:造孔至预计深度后，留振60秒，之后慢速振冲上拔0.5m-1.5m，留振25～30 秒，依次类推;密实电流200A 左右。(5)直至孔口处，再留振60 秒(在上拔过程中用机械辅以人工向桩孔内填入地表砂土材料，保证不形成孔洞);(6)成桩结束，关闭水泵及振冲器，移至下一组点位，并做好施工记录。

3.3.4 水电供应

(1)供水。振冲施工机组供水设备由储水设备、水泵、分水盘、压力表等组成。储水设施采用水箱;分水盘和压力表用来配置水压和水量，分水盘为三叉式水管结构。主管与水泵出口相联，一支叉管与振冲器水管相联，安装压力表调节供水压力，一路叉管将多余水量返回水箱。

(2)供电。根据现场条件，安装360KW 的发电机，然后从发电机引二级配电箱，施工机械从配电箱接电。

表3-3 施工机械设备配置表

表3-4 劳动力计划表

3.3.5 功效分析

振冲处理每天振冲器正常施工每天可处理500m2

3.3.6 处理结果

经振冲处理后检测从表面1m 以下到海床标高之间均为7.5MPa以上，符合规范要求。

4 总结

针对沙特地区功能及地质条件的不同，合理的采取了强夯法、振冲密实法不同的处理方法，既保证了施工进度和质量，又为沙漠地区地基处理积累了宝贵的经验，对今后类似工程有一定的借鉴意义。