深水厚基床重锤夯实施工技术在重力式码头工程中的应用

廖宏志 中交四航局第二工程有限公司

1.工程概况

本文涉及到工程为重力式沉箱结构码头，该码头岸线长1017m，基床顶标高为-17.7 m，顶宽为21.65m，基床厚度达到10m，夯石量约316190m3。原有的施工计划为：以-21.7m为临界，以上采用块石锤夯，以下采用块石爆夯。由于距一期码头和村庄太近，产生的震动效应明显，经过多方商议，决定取消临界位置以下的爆夯施工，调整为采用重锤进行夯实，采用增加夯锤重量，提高夯能及增加每层夯实的分层厚度，提高施工效率和节省施工工期。

2.重锤夯实效率和施工原则

重力式码头基床分层一般按2m/层，而采用重锤夯实可以达到4m/层，提高了施工工效，较传统2m/层的施工速度提高一倍以上。

采用重锤夯实施工时，夯锤的选择非常重要，宜选择重量为12～15t，外形为圆台形的夯锤，为减少夯锤水下阻力，锤身设有4个泄水孔。厚床基重锤夯实法遵循“大质量、小阻力”原则，夯锤设计必须注意以下几个方面的内容：（1）保证有效夯击能，夯锤须重量大。（2）保证底面积小，以增强单位面积的夯击能。（3）尽量让夯锤与流线形接近，避免水中下落时夯锤能量的损失。（4）必须保证水中夯锤下落过程的平稳，降低出现“倒锤”的可能性，以增强夯锤的稳定性。

3.施工工艺流程

深水厚基床重锤夯实工艺流程为：确定抛石分层厚度→参数初选→船机设备选择→基床抛石施工→打夯船定位→试夯→评估锤夯效果，确定夯锤落距、锤夯遍数→大面积锤夯→验收。

4.施工方法

4.1 准备工作

（1）根据本工程基床的特点，每层厚度控制在4m，选择自重为15t的铸铁锤作为夯锤，夯锤的落距为4m。按落距为4m计算，夯锤在不计水阻力、浮力的影响下，夯击能达到339kJ/m2，大于规范要求的120kJ/m2，满足要求。在施工前，需要对夯锤进行全面、仔细的检查，以保证夯锤可以符合具体的设计要求。（2）选择试验段。以长度为15m的典型断面作为试验段，并确定3个测量断面。（3）安装测量定位系统。充分发挥定位系统的功能对船舶进行定位，校核定位结果是否精准，务必保证定位系统的定位结果可以和挖泥、抛石的测量定位结果保持一致。（4）准备好施工过程中所需要的测量工具。在施工中，认真对水深情况进行测量。（5）利用定位船，每间隔1m做一次标识，为后续施工提供参考。（6）采用测杆和读尺进行验收。

4.2 基床抛石

（1）基床抛石之前应检查基槽的回淤情况，如有回淤（回淤沉积物重度＞12.6kN/m3，且厚度＞0.3m），先完成清淤后再进行抛石。

（2）抛石之前应根据水流、潮水等情况试抛，通过试抛确定抛石船位。

（3）基床抛石应分段分层抛填，打夯厚度为每层4m，根据试夯确定预留密实沉降量为13%，分层厚度为4.5m，抛石顶面不超过规定的高程，但不宜低于规定高程的0.5m。抛石过程中勤打水勤对标，防止漏抛、超抛。分段长度根据施工要求，宜为100m为一段。

4.3 打夯船定位及夯前测量

采用对标定位和GPS定位系统对打夯船平面位置进行定位控制，以保证水下夯锤得到有效地控制。通过定位软件，显示打夯船的位置，并且记录其具体的定位轨迹。

将夯锤置于抛石基床面上，慢慢地拉近钢丝绳，观察钢丝绳上面的刻度，读取抛石基床的打夯前标高，在设置测点的时候，工作人员需要注意，每间隔2m设置一个测点。按沉箱底面各边加宽1m作为试夯宽度，本工程基床锤夯试夯宽度为19.15m，每一个断面内，需要设置10个测点。

4.4 试夯

按照《重力式码头设计与施工规范》（JTS 167-2018），基床锤夯每层夯实后的厚度不宜大于2m。夯击能量较大时，分层厚度可适当加大。因此需要根据上述确定的施工参数进行试夯，并通过检查复夯夯沉量评估具体的试夯效果，确定是否需要对最初的锤夯参数进行调整，通过试夯确定夯锤的落距和夯击遍数等施工参数。

宜选择长度为30m的基床进行试夯施工，试夯点的选择应具有一定的代表性。采用纵横向相邻接压半夯法进行施工，在试夯范围内选择三个断面，然后在每一个断面上，每间隔1m设置一个夯实观测点，汇总观测值，求出平均数；观测的时候应该注意，分别在对夯前和第4夯时进行一次观测，然后就可以每夯实两下观测一次，直到相邻两次的累计沉降值相差不大。

通过分析观测结果，得出相邻夯次的平均沉降差不超过3cm，满足规范要求。这时试夯夯锤的落距和夯击遍数等参数可作正式施工时的施工参数。

4.5 大面积锤夯

根据试夯确定的参数展开锤夯施工。基床锤夯分初、复夯，各1遍，也可以采用多遍夯实的方法进行夯实。

（1）压半夯夯实。①严控横向夯点。在船舶甲板上标记夯点，通过夯点合理的横向位移，以保证夯实宽度足够科学合理。②严控纵向夯点。通过锚机对锚绳进行调控，让每一次纵向的移船距离为1/2锤径，通过移船以保证纵向夯点得到合理控制。

（2）夯实要点。①在正式进行夯实工作前，确保抛石面层的高差≤300mm，必要时对抛石面层适当整平。②夯实施工时，先中间，后两边的顺序进行，以防夯坍边坡，③精准的对船舶进行定位，保证夯实范围正确，控制夯点，进一步提高夯实施工质量。④在打夯施工的过程中，夯锤难免会发生旋转问题，使得钢丝绳发生扭转，阻碍正常施工的进行，为了避免这类问题的发生，可以将铁翅焊接在夯锤的两侧，然后再增设一个平衡砣，旨在增加夯锤旋转时的水阻力。⑤严格按照试夯施工中所确定的遍数和落距等参数进行夯实。⑥分段分层夯实时，相邻分段之间的搭接长度＞2m。⑦纵横向相邻接压半夯，分初、复夯，夯实遍数分别为1遍，1遍的夯实次数为4次。⑧施工时，注意预留夯沉量，夯沉率一般为13%～15%。

4.6 锤夯质量保证措施

（1）当夯实后补抛块石的面积＞1/3 构件底面积或连续面积＞30m2，且厚度＞0.5m时，宜作补夯处理。（2）分层抛石厚度控制在4m以内，高差控制在30cm以内。面层抛填时采用1～50kg的块石。夯前测量时若发现高差不满足要求，则局部进行细部补抛。（3）采用双重验收标准：夯沉率和复打一夯次验收。（4）船舶定位设备记录已施工位置情况，便于查找和检查。（5）技术人员24小时值班，指挥和记录施工状况。（6）若试夯施工方案实施的夯沉率未能达到15%，采取的措施为：增加1遍复夯，并且下一段夯实时，加大夯击能量。（7）正式施工须在试夯施工完成后，经监理、设计等单位认可结论，确定参数后实施。

4.7 复夯验收

复夯验收满足以下两个指标时验收合格：（1）夯沉率：夯沉率≥15%；（2）复打一夯次：抽取不小于5m段夯实基床复打一夯次，夯锤相接排列，不压半夯其平均沉降量≤30mm。

5.应用效果

根据在汕头港广澳港区二期工程的案例应用，沉箱安装和箱内回填后，沉降稳定，整体沉降变化不大，说明厚基床重锤夯实施工技术，满足规范指标及使用要求。

6.结语

在我国水工建筑范围内，重力式码头基床夯实较为常用的施工方法有锤夯法和爆夯法，其中爆夯法施工干扰大，且受周边环境制约多，而锤夯法传统的做法是在规范范围内不超过2m厚度的基床。鉴以此，针对重力式码头深水厚基床重锤夯实施工方法的提出和实际应用解决了爆夯法和传统锤夯法所困扰的问题。采用厚基床重锤夯实技术，减少抛石分层次数，提高夯实工效，工程质量得到保证，同时施工成本也很大程度得到节约等等。在类似工程中有推广应用价值。