高地下水位场地强夯施工探讨

周　艳

(山西机械化建设集团公司，山西 太原　030009)



高地下水位场地强夯施工探讨

周艳

(山西机械化建设集团公司，山西 太原030009)

结合工程实例，从地下水位控制深度的确定、降水方法的选择、降水施工工艺、强夯施工要点等方面介绍了高水位场地采取降低地下水位再强夯的施工方法，总结了施工过程中的质量控制措施，指出该方法具有施工简便、速度快、材料用量少、造价低等优势。

高水位，降水，强夯，井点

高水位场地强夯施工，是地基处理施工中的难题。当地下水位高于地表下4 m时，如果夯锤和地下水位水面直接撞击，就会消耗掉大部分夯击能，使直接用于加固地基的有效夯击能大大减少，还会对水位以上地基形成破坏。高地下水位地区强夯施工，会出现夯坑积水，夯坑周围地面下陷等问题；当地基土为砂性土时，还会因液化而导致涌砂回灌夯坑，无法继续施工。

施工中发现，高水位场地强夯处理的关键问题是，控制地下水位，确保强夯时夯锤不与地下水接触、撞击。施工中采取轻型井点降水或管井井点降水的方法降低地下水位，使地下水位低于最大夯坑深度，最大限度地减少夯击能的损耗，提高作用于地基的有效夯击能，同时也可以改善作业条件，保证施工安全和施工质量。

近年来，我公司将高水位地区场地强夯施工方法成功应用于多个工程，取得了良好效果。现以广东某石化项目为例，说明在高水位地区强夯施工的方法。

1　工程概况

广东某石化工程，设计规模为原油加工能力2 000万t/年。场地地下水位埋深0.4 m～1.8 m，平均0.8 m左右，主要采用管井降水加2 000 kN·m～3 000 kN·m强夯进行地基处理，处理面积约560万m2。

2　施工工艺流程

确定地下水位的控制深度→确定降水方法→试夯→降水施工→强夯施工→检测验收。

3　机械设备要求

1)强夯设备。a.根据强夯能级，选用与夯锤质量相匹配的履带式起重机。b.起重机吊钩应配有易于操作的自动脱钩器。c.夯锤宜采用圆形夯锤，夯锤底面积宜按土的性质确定，夯锤应按底面积大小均匀设置4个～6个直径250 mm～500 mm上下贯通的排气孔。2)推土机：采用140或D85型号的推土机均可。3)压路机：根据压实度设计要求，选用适宜的压路机。4)降水设备：钻机、潜水泵、污水泵、真空泵、自制水冲式成孔器、发电机、软管等。

4　操作要点

4.1确定地下水位控制深度

4.1.1确定夯坑深度

根据强夯能级、土层的工程性质评估夯坑的最大深度。强夯的夯坑深度与强夯能级有关，能级越高，夯坑深度越大。

夯坑深度按表1确定。

表1　强夯能级与夯坑深度关系表

4.1.2确定地下水位控制深度

1)对于杂填土、碎石土、中粗砂等粗颗粒地基，地下水控制深度大于最大夯坑深度+0.5 m；2)对于粉细砂一类的地基，地下水控制深度=夯坑深度+毛细水上升高度；3)当地基土为透水性差的粘性土地基，地下水位控制深度应接近于强夯处理深度。

4.2确定降水方法

当地基土为软土地基时，宜采用真空井点、喷射井点、电渗井点等轻型井点降水；当地基土为砂砾石层，渗透性较好时，可采用管井井点降水。

4.3试夯

正式施工前，应根据设计要求和地基土性质，进行现场试验，确定降水及强夯施工参数。试验区数量应根据场地复杂程度、工程规模、工程类型及施工工艺等确定，强夯试验面积不应小于20 m×20 m。待强夯结束数周后，对试夯场地进行检测，根据检测结果,确定工程夯的各项施工参数，以指导大面积施工。

4.4降水施工

4.4.1划分施工区域

不论采用轻型井点降水还是管井井点降水，都要将场地按10 000 m2～20 000 m2划分施工单元，每个施工单元应分别设置场地降水、封堵两套井点系统，在场地降水井点系统停止降水后，封堵井点系统仍保持降水直至强夯施工结束。

4.4.2轻型井点降水施工

1)施工工艺流程：井位布置→冲孔埋管→管路安装及抽水→水位观测。2)井位布置。井点的平面布置及深度根据场地地质条件确定，降水井点系统，井点间距宜为1 m～3 m，排间距为2 m～4 m；降水管长度根据场地条件和降水深度确定，可以一样长或长短相间。封堵井点系统，井点间距可适当加密，布置1排～2排，沿施工单元边界布置。每次强夯前，降水系统需拔除，强夯完毕后再进行安装。3)冲孔埋管。水枪就位→启动高压水泵→冲孔(水压为0.4 MPa～0.8 MPa)到设计深度→拔出水枪→插入井点管→粗砂或碎石等分层→粘土固定井点管→木塞临时封堵。注意事项:分层填灌时,当至孔口1 m处改用粘土固定井点管，防止漏气。在管井中注入清水,水位迅速下降，证明该井点埋设成功。4)管路安装、抽水。沿井点管线外侧，铺设集水总管，总管连接水箱水泵，把管井用胶管与总管连接，并箍紧接口。正式进行抽水之前须进行试抽，检查抽水设备运转是否正常、各个接头是否漏气，无异常情况后进行抽水。5)水位观测。进行24 h水位跟踪观测，水位下降和抽水时间均达到要求时，方可拆除井点管，进行强夯施工。

4.4.3管井井点降水施工

1)施工工艺。井点布置→成孔→下井管→填滤料→洗井→抽水→水位观测。2)井点布置。降水管井井点间距根据地基土的渗透系数大小，取15 m～25 m，正方形布置，封堵井点可适当加密。管井布置在夯间。3)成孔。管井成孔采用冲击、回旋、旋挖等方式。成孔时，根据地层情况，选择合理参数，在孔壁稳定的前提下，尽量采用较低粘度和密度的泥浆，以免影响渗透能力。4)下井管。下井管时，宜顺直缓缓下降，以免造成井壁的损坏。井管下到设计孔深后，稍微向上拉伸提直，使井管位于孔口中心，井孔与孔壁之间空隙均匀，便于出水。水泥砾石滤水管下管，用钢丝绳兜住预制混凝土管鞋，将第一节井管放在管鞋上，放于孔口，按设计要求包缠尼龙网后下放，当管口与井口相差 25 cm 时，连接第三节井管，接缝处用尼龙网裹严以免挤入泥砂淤塞井管，按此步骤将剩余滤水管下至孔底，达到设计深度后，抽出钢丝绳。5)填滤料。井管下入后应立即填入滤料。滤料沿井管外围均匀、对称、连续填入，将稀泥浆挤出井孔。填料时应随填随测滤料填入高度。先投入井底滤管部位的粗砾砂滤料，然后投其他部位的中粗砂滤料，填至地面下0.5 m～1.0 m时再改用原土填至地面，压实固井封闭孔口。要求滤料投置量不少于计算值的95%。6)洗井。固井完成后，测量井内静止水位，安装设备进行冲洗、抽水，换清泥浆至水清砂净，最后测量井底沉砂面深度。7)抽水。采用潜水泵和塑料管将地下水排至指定的排水沟。潜水泵吊装安放深度不高于5.0 m，流量应大于单井出水量。抽出的地下水通过集水坑汇集后用污水泵排至场地以外的排水沟。水泵安装后，对抽排水系统和供电系统、控制系统做一次全面的检查，合格后进行试抽水。满足要求后转入正常工作状态。8)水位观测。进行24 h水位跟踪观测，水位下降和抽水时间均达到要求时，方可进行强夯施工。

4.5强夯施工

4.5.1施工工艺流程

降水→第一遍夯→降水→第二遍夯→降水→第三遍夯。

按施工区划分施工单元，流水施工。每个施工单元，当场地地下水深度达到事先确定的深度，再经过一定时间稳定后，进行第一遍强夯，场地推平后，再进行降水，然后进行第二遍点夯施工，依次进行所有点夯施工，点夯结束后，再进行满夯施工。

当采用轻型井点降水法时，每遍强夯后立即插管降水，并将夯坑及地表的明水及时排出。每遍降水要求降至控制地下水位以下，等水位稳定后，进行下一遍强夯施工。

当采用管井井点降水法时，当井点不再需要降水工作时，对管井进行填埋，并在井位补夯，补夯夯击能与点夯夯击能相同。

4.5.2强夯参数设定

在施工中采用“由轻到重、少击多遍”的施工方法。用小能级强夯将浅层土先加固，形成“硬壳”后，逐渐加大强夯能级，加固深层土体。

高水位地区强夯施工时，夯击遍数比平常多1遍～2遍，夯击能由800 kN·m逐渐增加到2 000 kN·m，使地基土逐步提高承载力，减小工后沉降。

4.5.3收锤标准

高水位地区场地对强夯产生的冲击效应敏感，施工中应控制夯击击数，避免破坏土体结构。收锤标准如下：

1)夯击时夯坑周围明显隆起，则要适当降低夯击能量或适当减少夯击击数。2)夯击时相邻夯坑内出现土体隆起现象，则要停止施工，适当降低夯击能量后再施工。3)后一击夯沉量明显大于前一击夯沉量，或有侧向隆起时，停止夯击。4)最后两击平均夯沉量符合设计要求。

4.5.4强夯效果检测

采用原位试验和室内试验，并采用两种或两种以上的方法进行检验。

5　施工质量控制

5.1降水施工质量控制

1)每天检查降、排水系统的运行情况，发现问题或隐患及时处理。2)定期检查真空泵运行系统。检查内容包括真空泵冷却系统运行、真空度、油位、电机负荷，泵体温度(不得超过40 ℃)等。3)施工过程中若需要更换水泵，应先量测井深，确定水泵安全深度，再下入水泵，以防埋泵，必要时重新洗井。4)做好井口的防护措施，防止杂物掉入井内。5)降水维护阶段应设专人值班，对降、排水系统进行定期或不定期检查，以免因停电或其他外界因素影响降排水系统正常运行。

5.2强夯施工质量控制

落距、锤重、夯击遍数和顺序、夯点间距、夯击范围和前后两遍间歇时间等应符合设计和规范要求；地基强度和地基承载力应满足设计要求。

6　结语

在高水位地区场地上采取降低地下水位再强夯的方法，与其他地基处理方法，如水泥搅拌桩法、碎石桩、灌注桩法等相比较，具有施工简便、施工速度快、材料用量少、对环境的破坏小、工程造价低等优势，具有良好的社会效益和经济效益。

[1]JGJ 79—2012，建筑地基处理技术规范[S]．

[2]CECS 279∶2010，强夯地基处理技术规程[S].

[3]GB 50296—2014，管井技术规范[S].

On dynamic construction of high underground water level sites

Zhou Yan

(ShanxiMechanisationConstructionGroupCompany,Taiyuan030009,China)

Combining with engineering cases, the paper introduces the adoption of lowering underground water level and dynamic compaction from the identification of controlled depth of underground water level, selection for dewatering method, dewatering construction craft, and dynamic construction points, sums up the quality control measures during the construction process, and points out the method is simple and fast with less materials and lower cost.

high water level, dewatering, dynamic compaction, well point

1009-6825(2016)08-0098-02

2016-01-09

周艳(1977- )，女，工程师

TU472.31

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