談強夯置換在已有水工構筑物條件下的應用

杜 亞 生

(山西機械化建設集團公司，山西 太原 030009)

談強夯置換在已有水工構筑物條件下的應用

杜 亞 生

(山西機械化建設集團公司，山西 太原 030009)

對強夯置換法作了簡單介紹，結合工程實例，探討了強夯置換法在鄰近既有水工構筑物條件下的施工技術，重點對試夯方案的編制及具體安排進行了討論，提出了施工質量控制要點，實踐證明強夯置換法在已有構筑物條件下的施工是可行的。

強夯置換法，夯點，布置，施工

1 強夯置換法簡介

強夯置換法作為強夯處理地基施工手段的延伸，是在20世紀80年代為處理飽和粉土、粉質粘土、淤泥質土等這些對普通強夯法處理效果不佳的地基土，通過在場地內鋪設塊石土，碎石，砂及其他高強度透水性較好的粗顆粒材料墊層，在夯擊中不斷向夯坑內續填料，土體豎向上成墩體置換，水平向形成整體層式換填的人工地基土。它集墊層作用，混合土作用，擠密作用，振密作用，透水樁的排水作用于一身，拓展了強夯的應用范圍。

強夯置換法處理地基在工期、質量、成本、造價、經濟效益等方面的優勢已越來越被大家認可，并常常作為飽和粘性土、軟土地基處理方法的首選，但因強夯在施工中所引起的振動和側向擠壓可能會對鄰近建筑物產生不利影響，而受到一定影響。本文通過工程實例介紹強夯置換在已有水工構筑物條件下的應用，從而為類似工程提供一些經驗參考。

2 工程概況

大連某泊位碼頭為新近填海造地區，場地土層自上而下分別為淤泥、淤泥質(粉質)粘土、粉細砂、碎石、粉質粘土和風化巖，淤泥層厚度2 m～2.5 m，部分區域達3.5 m，其上回填開山碎石，厚度在10.0 m左右，時間短，因填料成分雜亂而回填層疏松，復雜。

根據設計要求，港機基礎采用沉箱基礎，其他采用強夯法處理地基，處理面積為50萬m2。根據業主安排，該場地整體采用流水作業，回填施工→沉箱施工→強夯施工，不斷向前推進，以滿足總工期要求。針對該工程特點，沉箱對振動比較敏感，對地基的穩定性要求較高。強夯區與沉箱的銜接區處理是本工程的難點，經組織相關專家進行方案論證，確定采用強夯置換法進行強夯與沉箱銜接區的處理，我公司據此制定了詳盡的強夯置換試夯施工方案和監控措施，以便指導大面積強夯作業。

3 試夯方案

3.1 試夯方案編制的原則

1)保證沉箱在規范允許的變形范圍內，對場地土進行處理。2)強夯處理的最終效果盡量趨于相近，以保證場地后期殘余變形較小。

3.2 試夯方案具體安排

1)試夯平面布置。在垂直于沉箱外壁6.00 m選取13.3 m×37.3 m約500 m2的場地作為試夯區。2)試夯能級選擇。為保證沉箱安全，首先在沉箱周邊預留出6.00 m范圍，不進行夯擊，作為強夯振動和側擠壓的緩沖區。在距沉箱6.00 m處開始，第一、二排采用2 000 kN·m，第三、四排采用3 000 kN·m，其后采用4 000 kN·m。3)夯錘的選擇。置換區夯錘選用我公司的專利型產品，特異型錐形鑄鋼錘，底面積1.3 m2，錘重200 kN，錘底靜接地壓力為150 kPa，以追求較大的沖擊能量，在夯擊中產生的巨大壓縮波將夯坑填料不斷向深層傳遞，形成置換墩。同時，已有的工程經驗表明，小直徑夯錘產生的振動影響遠遠低于大直徑夯錘，僅為普通夯錘的26%。4)夯點布置。因置換夯錘底面積為1.3 m2，夯點間距采用3.0 m×3.0 m正方形布點，提高置換率，使夯間土層有較好的擠密效率。5)夯擊順序和擊數控制。夯擊順序采用依次施工。控制最后兩擊每擊夯沉量不大于5 cm的單指標法進行施工，盡量解決因強夯能級差異造成墩體長短不一的問題，減小整個場地的后期殘余變形。6)施工中填料控制。根據以往經驗，強夯置換成墩過程中，頭幾次夯擊過程情況較為復雜，常見夯坑尺寸與錘底基本一致，當夯坑深度達到1.5 m以上時，夯坑邊界條件劇烈變化，此時夯擊在土中產生沖剪破壞形式，夯點下置換體才形成柱狀形態，隨后，夯實置換體與周圍土體邊界面形成了兩種不同介質的分界面，繼續夯擊，分界面主要向下發展，樁長增加。所以只有在夯坑深度達到不小于1.5 m深度時，再填入石料，再繼續夯擊，這樣置換墩體才能形成一定強度并成為一個整體，以后繼續夯擊產生的振動壓縮波自樁頂向下傳播，使置換樁體進一步密實，側向的橫波穿過分界面向外擴張擠密樁間土層。在對成樁起控制作用的壓縮波的作用下，樁體向下發展，最終形成高強度低壓縮有足夠長度的強夯置換碎石墩。因此，填料要求在夯坑深度大于1.5 m時，分次進行，填料采用級配良好，最大粒徑不超過200 mm的碎石料。7)試夯施工中監控。在施工過程中，要求指派專人架設經緯儀對每塊沉箱進行全程觀測，施工期每隔1 h進行監測一次，并繪制沉箱位移曲線，密切注意沉箱的側向位移，做到早發現，早報告，早處理。8)試夯平面位置及試夯區施工技術參數，見圖1，表1。

表1 試夯區施工技術參數表

施工遍數強夯能級kN·m錘重kN落距m布點形式施工方法擊/點控制要求第一遍第一排200020010第二排200020010第三排300020015四排后4000200203m×3m正方形依次施工由最后兩擊夯沉量確定δ≤5cmδ≤5cmδ≤5cmδ≤5cm第二遍150015010夯印相切依次施工4不做要求

4 主要施工工藝及施工步驟

4.1 主要工藝流程

試夯施工工藝流程：整平場地→測量夯前標高→施工放線→夯機就位→夯點施工→整平→測量標高→滿夯→夯后整平→測量夯后標高→檢測→竣工驗收。

4.2 主要施工步驟

1)夯機就位，先夯擊距離沉箱最近的夯點，然后逐漸遠離沉箱。2)夯擊形成不小于1.5 m深度的夯坑后，用裝載機往坑內回填碎石并整平，繼續原點夯擊。3)重復1)，2)達到控制要求后完成本夯點施工。4)進行下一夯點施工。5)點夯的同時進行沉箱振動位移觀測。6)點夯完成后，進行滿夯施工。7)滿夯完成后整平，測量夯后標高。

5 施工質量控制關鍵點

1)嚴格按設計的夯擊能進行施工；2)沉箱的側向監控要全過程觀測；3)每次夯擊時夯坑深度控制不小于1.5 m；4)夯坑填料應為經過篩選的顆粒級配良好，最大料徑不超過200 mm的碎石料；5)夯擊數控制，最后兩擊每次夯沉量都不大于5 cm。

6 實施效果

該場地通過該方法施工，實測沉箱的側向位移僅2 mm～6 mm，滿足規范要求。

本次強夯置換點夯擊數平均在20擊以上，夯坑累積深度平均達到4 m以上，通過第三方采用動力觸探和靜載試驗，確定4 000 kN·m強夯置換有效加固深度達到11.5 m，2 000 kN·m和3 000 kN·m強夯置換有效加固深度達到8.0 m以上，地基承載力特征值大于180 kPa，回彈模量大于60 kPa，達到本次設計要求。

7 結語

強夯置換法在已有構筑物條件下的施工是可行的，但如何有效降低施工引起的振動和側向擠壓對鄰近建筑物產生的不利影響，需要工程技術人員根據場地整體施工環境，地質結構，土質條件，鄰近建筑物的特點認真分析，精心選取強夯置換的能級、錘形、夯擊標準等施工參數，在施工時加強監控，才能順利實施，本文闡述的施工技術可作為相似工程的參考。

[1] 林宗元.巖土工程治理手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2013.

[2] JTJ 79-2012，建筑地基處理技術規范[S].

[3] GB 500226-93，工程測量規范[S].

[4] GB 50292-1999，民用建筑可靠性鑒定標準[S].

Discussion on the application of dynamic replacement method in existing hydraulic structure

DU Ya-sheng

(Shanxi Mechanization Construction Group Co., Ltd, Taiyuan 030009, China)

With an introduction on dynamic replacement method, combining with engineering examples, the paper explores the dynamic replacement technology under neighborhood hydraulic structure conditions, discuses the compaction testing scheme and specific arrangement, and puts forward construction quality control points. Practice proves that: dynamic replacement method is feasible under existing structure conditions.

dynamic replacement method, compacting spots, distribution, construction

1009-6825(2014)31-0089-02

2014-08-18

杜亞生(1968- )，男，工程師

TU472.31

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