港口工程建设中的振冲砂施工技术研究

张文杰

沧州港务集团有限公司，河北 沧州 061113

随着我国社会经济的不断发展，我国基础设施工程建设规模正在不断扩大，其中港口工程建设作为我国社会经济发展的重要支撑体，其施工质量直接关系到后续港口经济的发展层次。因此，在港口建设过程中，必须做好每一个施工环节的质量控制工作，不断引进更加先进的施工技术。港口工程施工建设所面临的施工环境和地质条件相对比较复杂，因此在港口工程建设施工过程中，应用振冲砂施工技术可以有效解决施工过程中产生的多种难题。振冲砂施工技术可以分为振冲置换施工技术和振冲密实施工技术。振冲置换施工是指用振动器在地基表面直接进行打孔施工，然后在孔洞内部填充材料形成由碎石和沙砾材料组成的桩体结构。振冲密实法则是通过使用振冲器设备产生的强大振动效果，让基础层砂层液体化，使砂体材料相互之间更加密实，从而提高基础结构的整体稳定性。文章主要针对我国某地区一处港口工程建设施工展开分析和研究。

1 工程概况

该港口工程作为一处大型的港口工程建设项目，采用连片式设计方式，港口总长度为238.5m，码头前设计底部高程为-7.3m，码头面高程为10.0m，码头工程平台基础为抛石机床和抛填块石结构，港口工程持力层为黏土层、粉质黏土层、泥碎石和全风化花岗岩。岩石层抛石机床总厚度为3.9～25.6m，机床顶部高程为-7.3m。在此次港口工程建设施工过程中，通过应用振冲砂施工技术，进一步提高了港口工程建设施工的质量和稳定性。

2 振冲砂施工技术特点与工艺选择

2.1 技术特点

在港口工程施工过程中，振冲砂施工方法与传统施工方法相比，有着非常多的施工优势，该方法主要运用在土壤黏性较大的地基结构中，通过使用振冲施工法可以充分实现地基土壤的置换作用效果，振冲法施工的主要优势在于可以直接使用振动器设备，在黏质土壤层开始工作过程中逐段向其中加入大量的碎石或土壤，二者结合起来可以有效提高软土地基的整体稳定性、地基结构的密实程度和刚性程度。在沙性地质土壤条件下，振冲砂施工主要采用振动器开展作业，可对起到良好的紧密基础土壤的效果，提高基础结构的整体稳定性[1]。

2.2 工艺选择

振冲砂施工技术在实际应用过程中，首先需要选择施工位置，然后再进行基础压实工作，该项施工技术所产生的振动效果非常明显，基于材料饱和度的作用效果，对地基结构形成良好的挤压效果，砂粒相互之间的挤压强度变大，会影响振冲的作用效果，保证地基结构更加的紧密和稳定。该项施工技术适用于一些细微材料的地质条件下，同时黏土含量小于2%。在正式开始施工之前，必须充分了解施工区域地质条件的具体构成情况，在实际勘测工作过程中，发现其中主要存在两种材质：第一，细微材料；第二，少量的淤泥。针对此次港口工程施工地质条件，为了有效提高基础工程的施工质量和效果，工程施工单位决定采用振冲砂施工技术。

3 在港口工程建设施工中应用振冲砂施工技术的具体流程

3.1 地基处理深度

在振冲砂施工技术的应用过程中，需要有效确定该项技术施工的具体位置，根据回填料的施工厚度、地质条件深度等逐条进行计算和分析，确保施工深度控制在8m左右。工程施工方案中需要保证填土施工作业，在地下4m以下的位置开展作业，同时整个工程施工使用振冲密实施工技术进行操作，通常情况下，在经历上述施工步骤之后土质厚度条件会发生一定的转变，通常会缩减5%～10%。在此次港口工程建设施工中，所使用的施工工具包含50t履带起吊机振冲机械设备。振冲点的设置采取双振点形式，以2.5m的等边三角形作为基础点进行布设[2]。

3.2 振冲施工方法

在此次港口建设施工过程中，应用振冲砂施工技术时具体可以将其分为排孔、跳打、帷幕三种施工方法。

（1）排孔法。首先详细设计地基基础结构，然后进行后续的打孔施工，需要根据预先设定好的顺序，确认每一个孔洞施工位置之后，保证后续施工的顺利进行，但是要保证孔洞的设计密度不能过大，否则会造成后续的打孔工作无法顺利开展。

（2）跳打法。打孔施工没有特定的打孔顺序，在相间隔的位置随机进行打孔处理即可，通过这种施工方法可以保证振冲效果更加明显，但是会出现漏打的现象。

（3）帷幕法。首先按照由外到里的顺序进行打孔施工，然后汇集到中心区域，该施工方式的优点在于可以降低打孔工作对周围孔洞所产生的影响，在一些大型的技术工程施工中的应用非常广泛[3]。结合此次港口工程建设施工状况，在此次施工过程中采取排孔法施工比较合适。

3.3 振冲成孔施工

在该施工过程中为了有效保证成孔工作质量，振冲设备在工作过程中需要保证垂直向下工作，注意保证设备处于水平位置，并且不会出现明显的偏移现象。在工程施工中，为了有效预防喷嘴出现堵塞现象，必须保证喷嘴始终处于流水状态，提高成孔工作的质量。

3.4 振冲填料密实处理

在填筑施工过程中需要先将振冲器设备向上移动0.5m，再从孔洞的周围向下进行填料施工。与此同时，需要有效保证振冲器设备始终处于正常的工作状态，保证地基结构的下半部分更加紧密和稳定。在该施工过程中，由于振动的影响会使地面标高产生一定的偏移现象，造成地面部分出现凹凸不平等的问题，为了有效解决这一问题，在施工完成之后，需要使用铲车对地面进行充分平整处理，避免对整个工程施工质量产生不良影响

3.5 实验检验工作

根据此次港口工程施工设计方案，可以看出在工程施工过程中，需要有效测试基础结构部分的承载能力，在实际测试工作中需要在7个工作日内，根据专业工作人员对基础部分的稳定情况进行测试和分析，在试验工作过程中具体的要求如下。

第一，需要保证负荷施加压力值达到相关施工标准，最大负压值需要达到标准压力的2倍，同时将基础承载压力设置为300kN/m2，在压力递增过程中需要根据最大负荷量的20%加以开展。

第二，荷载量的增加需要循序渐进地进行，地基的下沉速率需要控制在0.25mm/h以下，加载试验区域的最小横向宽度需要超过1.0m以上。在具体工作过程中，如果所施加的设计压力值超过1.5倍基础荷载，则地基结构的下沉量需小于25mm，或需形成超过20000kN/m3的反力模量[4]。在整个工程施工过程中，通过应用振冲砂施工技术，工程的施工质量和稳定性相对较高，并且通过计算相关工作的标准参数，核查得出此时地基结构的承载力符合港口工程的施工标准，满足工程整体的设计要求。

4 振冲砂施工质量控制措施

在应用振冲砂施工技术的过程中，必须严格把控用水量，用水量的多少直接关系到振冲砂施工技术的使用质量。合理的水量能够确保地基中的砂土在振动下有效液化。针对不同的地质条件，在施工过程中也会存在一定的施工差异性。如果地质条件以粉细砂材料为主，在工程施工过程中需要充分注意，由于施工过程中孔洞内部会存在传力介质，会使得整个地基结构的密实效果更加明显。如果地质条件中主要是以粗砂材料为主，则产生位移的振冲器设备会造成孔壁出现严重坍塌，此时不需要进行材料调和就可以保证地基结构变得更加密实。如果地质条件中分布比较厚的干燥砂石材料时，为了方便工程施工可以先展开补水施工，让砂土处于一种相对饱和的状态，在完成振冲施工作业之后，会出现地下浅层位置的土壤承载力未达到施工标准要求的问题，为了有效解决这一问题，可以选择表面压实施工方法。该施工方法不能超过标准的贯击参数，需要根据测试实验工作结果来进行控制，确保单个孔洞的击打量超过15次以上。

5 结束语

港口工程作为国家贸易发展的重要中转站，其工程建设效果直接影响整个国家的经济发展速度和港口贸易的发展层次。因此，在港口工程建设施工过程中，需要对更多先进的施工技术加以合理应用，尤其要重视振冲砂施工技术的使用控制要点，提高基础工程施工的安全性和稳定性。在振冲砂技术的应用过程中，需要控制好每一个施工环节，保证振冲砂施工技术的应用符合港口工程的建设要求和标准，推动港口工程建设施工不断朝着更高的目标和方向发展。