低能量强夯法在港口项目软基加固中的应用

张 弦

(中交四航局第三工程有限公司，广东 湛江 524005)

0 前 言

20世纪70年代，强夯法地基处理技术在被我国部分工程施工单位慢慢推广应用。因为其较强的实用性、极其广泛的适用性，因而运用广泛。通过对其进行多年的研究和探索以及经验总结，强夯法地基处理技术的施工工艺从以前的粗粒土状态慢慢转变到饱和软黏土的地基实施处理，并在这个过程中不断被改进、提高和完善[1]。在处理软黏土地基加固时所采用的新型强夯工艺：“先轻后重、少击多遍”在多个文献中都有被提到。但目前采用强夯法对饱和软黏土地基进行施工或加固处理时还存在许多争议，针对施工作业中采用的部分新型方法和工艺仍需要通过大范围试验、大量数据的采集和积累进行验证和检验。

1 工程简介

计划建设于重庆市涪陵区白涛街道联农村6社的重庆港涪陵港区白涛作业区大石溪码头工程，位于乌江右岸，距河口20.6～21.5 km处。拟建工程面临乌江，背靠渝怀铁路，距该铁路货站直线距离不到2 km，陆域现有沿江公路通向白涛老镇区，距离约5 km，交通方便。本项目计划建设1 000 t级2个，结构上需要兼顾5 000 t级泊位及其所配套的有关设施。码头货物每年的吞吐量约为120万t，其中，固体化危品的吞吐量约占总量的50%，普通件杂货的吞吐量约占总量的50%。

2 基础强夯处理

普夯夯击能为1 000 kN·m，强夯单点夯击能量为3 000 kN·m。强夯加固面积69 370 m2。强夯施工工艺流程为：场地整平→标高测量→第一遍夯点放样→第一遍夯点施工→夯坑补填料、整平→标高测量→第二遍夯点放样→第二遍夯点施工→夯坑补填料、整平→标高测量→夯坑补填料、整平→标高测量→普夯→整平压实→检测交工。

2.1 施工准备

1)技术准备。对现场进行仔细核对，如发现现场与设计图不符，应及时通知现场监理及设计人员，以便及时进行设计调整和变更。仔细了解和熟悉现场地质条件、地下水位、地面状态及周围环境，特别注意人工构造物的位置，根据设计图、现场条件及业主进度要求编制施工计划报监理和业主审批。

2)施工设备。强夯机械的组成部分有起吊设备、脱钩装置和夯锤等，吊车采用履带吊，其规格为50 t；夯锤规格为重20 t、直径2.0 m，且选用自动脱钩。

3)劳动力。一个强夯组的人员组成为：2名吊车司机、3名测量人员、4名起重工。

4)强夯施工前按强夯施工要求进行基底整平，设计临时排水沟以避免雨水浸泡基底。

2.2 试 夯

1)在正式的施工作业前，必须严格遵守工程的设计技术要求和强夯试验说明对其进行强夯试验和试夯，以确保具体的强夯施工参数。

2)试夯段的选择应该具备代表性，试夯段的面积应>100 m2，试夯次数>10击。

3)施工前7天，将试夯位置、试夯方案等报监理工程师审批，当监理工程师认可试夯方案后方可进行试夯。

4)试夯应进行各夯锤沉降量、夯锤震动影响范围、夯实前后填土密实度等测试，报监理工程师和设计代表。

5)当发现实际强夯的填方土料与试夯的填方土料有明显差别时，应重新试夯。

2.3 点 夯

根据试夯结果做好施工组织计划，施工方案主要包括：强夯参数、强夯面积、场地布置、施工设备、施工顺序及进度计划、施工技术措施、施工安全措施等[2]，并将施工方案报监理工程师审批。

1)夯点放样。以轨道梁基础的中线、各区角点控桩为基准点，按打击点间距为5 m标准用50 m钢卷尺和全站仪器准确放出第一遍夯点位置，其误差应<5 cm，在夯锤震动影响范围以外的地方设置相对水准点位置，利用水准仪测量夯点高程。选择2～3个夯点，在该夯点周围布置4～5点并测量其高程，以便进行夯坑沉降及周围土体隆起的测量。

2)点夯。①本工程强夯地基处理拟采用4台配备25 m的龙门架和带自动脱钩装置的W200A型的50 t履带式强夯机，配备直径为2 m的20 t夯锤，进行夯击时遵守之前确定的夯击点数；②夯机就位后需对中夯锤，对中误差<10 cm，利用水准仪测量人员可以测出夯锤锤顶标高，在《强夯施工记录表》上记录测量数据；③指挥人员的指挥吊机作业，使夯锤提升至设计高度后，应稍暂停片刻保证夯锤不摆动，然后提升继续进行，夯锤自动脱钩、自由下落；④夯锤落下后，利用水准仪等工具测量人员可以测量出锤顶标高，并将其标尺读数记录在《强夯施工记录表》上，同时对数据进行处理和计算，将夯沉量记录在表内；⑤在施工过程中，当夯沉量太深无法继续强夯时，移机、挪锤，挖掘机或推土机配合夯坑回填料并整平，夯机回到原位继续施工，当最后两击达到收锤标准后，该点的的夯击结束；⑥必须按照设计要求的次数对夯击点进行夯击，当最后两击的平均夯沉量<50 mm、不因夯坑过深而发生起锤困难、夯坑周围地面不应过大地隆起方可收锤；⑦可根据土中的超静孔隙水压力的消散情况来确定两遍夯击之间的间隔时间。

3)夯坑回填。根据累计夯沉量估计需填土石方量，组织回填料对夯坑进行回填，夯坑周围的土体被推土机推至坑内，使夯坑内土体比周围土体高出约5～10 cm，回填料采用原场地整平时挖出的堆载料。

2.4 普 夯

强夯结束后还需进行普夯，以1.5 m行距和点距搭夯，每点2击。

2.5 加固效果检验

加固效果采用静力触探、标准贯入试验、孔隙水压力、变形监测等方法进行检验[3]。夯击前后土的锥尖阻力随深度的变化可通过静力触探测量，夯击前后土的N63.5值随深度的变化可通过标准贯入试验检测，夯坑体积与四周隆起量可通过地面变形监测测量得出。

2.6 检验项目及方法

表1所示为强夯地基允许偏差、检验数量和方法。

表1 强夯地基允许偏差、检验数量和方法

1)夯击次数：监理工程师对施工记录进行监理和检查，同时在施工过程中进行时随机抽查。

2)夯坑沉降量：采用水准仪对其进行测量和检查，保障最后两击的夯坑沉降量达到设计标准和要求。

3)密度测试：采用灌砂法，标准干密度测试时应考虑含石量。

3 软基加固时采用低能量强夯法的参数

3.1 排水系统

采用低能量强夯法对排水系统进行设置时具有显著优势，采用局部的井点降水联合明沟的排水方式，使得砂面高于水位，在施工的时候软基加固方式的要求得到有效满足，并且为质量提供了坚实的保障。采用强夯法，第一次处理结束在排水时可以采用插设井点管法。井点管埋设施工中，用水将井孔冲洗成孔后将冲管拔出，同时将井点管插入且井点管四周用黏土回填密实。一般地，强夯过程造成的超孔压在持续排水24 h以后可以被消散。

3.2 布点方式

采用低能量强夯法对施工参数以及布点进行设置时具有显著优势，从上述数据处理分析可得，单击夯能大小在800～1 350 kN·m范围内时，一般夯击2次就可以达到设计标准要求。地基加固的要求和地基上的性质决定了夯击次数和布点方式，同时根据现场的实际情况进行分析处理，确定具体方案，应采用梅花形布点用于大面积施工，其特点是夯击次数少；一般小间距施工时夯击2次，同时应该注意其间隔时间。在施工过程中，要跟据上部结构的恢复情况和超孔压消散现场的具体情况，加强对孔压的监测与分析，根据实际施工状况，确定一般的夯击间隔时间在7～14天范围内。

3.3 两遍夯击的间隔时间

具体分析了由于低能量强夯法和软黏土结构的恢复而引起的超孔压的消散情况，一般地，首次夯击后需再等待7天左右的时间，才可实施二次夯击，二次夯击后再等待一个月时间，对上部结构等进行施工和垫层。

4 结束语

通过对本文中施工工艺和相关参数进行合理分析，为了提高港口软基加工的施工质量可以采用低能量强夯法，这种新型的低能量强夯法可明显缩短施工工期，同时可以实现工程中的主动排水。第一遍夯实结束后，需要对排水系统进行合理的优化以便进行井点降水的有效实施。软基加固时采用低能量强夯法可以提高工程质量和安全保障。上述数据和方案的分析和总结，可为今后类似工程项目的施工单位和技术人员提供参考。

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