強夯置換在港口陸域回填地基處理中的應用

牛 增 祥

(中國土木工程集團有限公司,北京 100038)

強夯置換在港口陸域回填地基處理中的應用

牛 增 祥

(中國土木工程集團有限公司,北京 100038)

介紹了在吉布提多哈雷多功能港口施工中應用強夯置換的方法對軟土地基區(qū)的陸域回填進行地基處理的施工技術，重點闡述了強夯置換的工作原理、設備配備、工藝流程、施工組織、質量控制、注意事項等內容，以取得最佳的施工成果。

強夯置換，工藝流程，施工組織，質量控制

1 工程概況

吉布提多哈雷多功能港口一期工程主碼頭岸線長度1 200 m，碼頭后方堆場寬度770 m，主碼頭及175 m東側工作船碼頭岸線，陸域回填總面積102萬m2，其中采用強夯方法進行處理的面積為79.44萬m2，在施工過程中，大約有2.05萬m2的原土地基為淤泥混砂，深度3 m～6 m，正常的強夯方法達不到收錘標準，為保證地基處理的施工質量，提高生產效率，經多方的分析和論證，又通過多次試驗，決定采用強夯置換的方法處理此部分地基。

2 強夯置換的工作原理及設計參數(shù)

2.1 工作原理

強夯置換是強夯用于加固飽和軟粘土地基的方法。強夯置換法的加固機理是利用重錘從高處落下產生的勢能將性能較好的塊石材料強力擠入地基中，在軟弱地基中形成相對單獨的塊石墩，墩與墩間土形成復合地基，從而提高地基承載力，減小沉降。在強夯置換施工過程中，原有土體結構因塊石材料的擠入而被破壞，產生超孔隙水壓力，從而導致原有土體強度降低，但因塊石墩具有較好的透水性，土體中超孔隙水壓力隨著時間的增加而消散，土體結構強度得到恢復和提高。

2.2 各項參數(shù)的確定

在現(xiàn)場選取一個50 m×50 m的區(qū)域進行試夯試驗確定強夯的各項參數(shù)，最終確定強夯參數(shù)如表1所示。

表1 強夯參數(shù)表

3 主要機具設備配備

主要機具設備配備表見表2。

4 施工操作要點

4.1 施工工藝流程

具體施工工藝流程見圖1。

表2 主要機具設備配備表

4.2 施工準備

1)平面位置測量。用全站儀測出各能級區(qū)域各角點，建立施工控制網，并做好控制樁。2)場地平整。用推土機對已經回填完成的陸域表面進行平整，以保證夯機能安全行走及正常施工。3)高程測量。按10 m×10 m的方格網，測出強夯區(qū)域的夯前標高并計算出平均值。4)夯點定位。按照施工圖及典型試驗確定的夯點間距及平面布置，用全站儀進行夯點的測量放樣，誤差控制在±2 cm。

4.3 點夯施工

1)強夯機及夯錘就位。

夯點放樣后，由施工員安排強夯機及夯錘就位，并量好夯錘落距。司機在施工員的指揮下將夯錘對準第1個夯點的中心，對點誤差控制在±15 cm內。

2)測量夯錘錘頂高程。

用水準儀測出夯錘錘頂標高，并做好記錄。

3)第1遍點夯。

司機在施工員的指揮下提升夯錘至要求的高度后，可根據現(xiàn)場情況采用自動或手動脫鉤。夯錘落下后測出錘頂標高，做好記錄并計算出第1擊的夯沉量，然后按照第1擊的施工方法重復進行點夯施工。

4)回填石料。

當夯沉量過深而發(fā)生起錘困難時停夯，停機、挪錘，用挖掘機、裝載機、推土機配合向夯坑內回填石料至起夯標高，做好記錄后在原位繼續(xù)夯擊，直到最后兩擊平均夯沉量不大于100 mm時，則完成了一個墩體的夯擊。

5)測量夯沉量。

測量員計算出該夯點的最后兩擊平均夯沉量和累計夯沉量，填入記錄表內。強夯機提錘移至下一夯點按第1點的施工方法依次進行施工。

6)點夯順序。

點夯順序按由內而外，隔行跳打的原則進行施工。

7)場地平整。

第1遍點夯結束后，用推土機將夯推平，平整度以夯機能安全行走為原則，施工時若出現(xiàn)隆起較大的情況，應及時將淤泥清出場地，保證夯機的正常行走。

8)測量夯沉量。

按10 m×10 m的方格網測出整平后的場地標高，并計算出平均值，同時計算出第1遍點夯后的平均夯沉量。

9)第2遍點夯。

第2遍點夯的夯點位置與第1遍夯點交錯布置，其他施工工藝與第1遍點夯相同。

4.4 普夯

當按設計要求的點夯施工結束后，調整落距，對場地進行普夯，普夯為兩遍，每點2擊，錘印搭接1/3。普夯完畢后，將場地整平至設計高程，按10 m×10 m的方格網測出整平后的場地標高，并計算出平均值，達到要求后即可。

4.5 施工中采取的技術措施

1)夯錘底面采用圓形，并對稱設置4個孔徑為300 mm上下貫通的排氣孔。2)施工機械采用帶有自動脫鉤裝置的履帶式起重機，在臂桿端部設置輔助門架，防止落錘時機架傾覆。3)強夯前檢查夯錘質量和落距，以確保單擊的夯擊能量滿足施工圖紙要求。4)每個區(qū)域夯擊前，對夯點平面位置進行復核，夯擊后檢查夯坑位置，發(fā)現(xiàn)偏差及時糾正。5)當夯坑周圍地面發(fā)生過大的隆起或軟土擠出影響施工時，隨時清理并以塊石鋪墊。6)如發(fā)現(xiàn)夯沉量過大情況，應及時回填石料，防止因夯坑過深而發(fā)生提錘困難的情況。7)強夯施工所產生的振動對鄰近建筑物或設備產生有害的影響時，設置監(jiān)測點，并采取隔振或防振措施消除有害影響。8)按施工圖紙要求檢查每個夯點的夯擊次數(shù)和每擊的夯沉量。9)對施工過程中的各項數(shù)據進行詳細記錄。

5 質量控制

1)制定和完善質量管理制度，并責任到人，嚴格按照明確的質量控制環(huán)節(jié)的控制點實行質量預控。2)主要機具設備的操作人員施工前進行培訓，并經考核合格方可上崗。3)強夯各遍施工前，精確測量場地標高，得到平均實際夯沉量數(shù)據。測量放線時，測量員要在施工區(qū)周圍按施工布點圖隔排放置固定的標志樁，保證各次測量同一點時的誤差不超過允許值，以防漏夯。每次放線都要有詳細的測量記錄，并對各排標志樁進行校核。4)技術人員在強夯施工前檢查錘重、錘底面積、落距是否正確，且每班技術人員要進行落距檢查，以確保單擊夯擊能符合設計要求。5)施工過程中檢查夯點布置、夯擊遍數(shù)、單點夯擊數(shù)、最后兩擊夯沉量、累計夯沉量是否符合設計和規(guī)范要求，并由技術人員詳細做好各項質量記錄。6)夯錘的通氣孔如被堵塞，立即疏通以防止產生氣墊效應，影響強夯效果。7)落錘要保持平穩(wěn)，如平面位置偏移過大需重新就位，如錘底傾斜角大于8°時需將坑底整平。8)每遍點夯結束后，及時整平夯坑。

6 安全措施

1)強夯機司機要持證上崗，嚴守操作規(guī)程。2)吊車行駛的進、出場臨時道路及施工現(xiàn)場，必須平整堅實，能穩(wěn)定地承載吊車荷載。在正常作業(yè)時，應與溝渠、基坑保持安全距離。3)每次施工前，檢驗機械是否運轉正常；檢查撐桿、門架、鋼絲繩及吊鉤等是否連接牢固。并在施工過程中隨時觀察有無異常情況，及時排除。4)強夯機應緩慢平穩(wěn)變幅，在起重臂未停穩(wěn)前嚴禁變換擋位，在工作狀態(tài)時，起重臂仰角需穩(wěn)定保持在70°左右。5)在起吊載荷達到額定起重量的90%及以上時，嚴禁下降起重臂或同時進行兩種及以上動作。6)移動機位時，不得超過允許起重量的70%，重錘保持在起重機正前方向，重錘離地高度不得大于50 cm。7)變換夯位后，重新檢查各部件的完好性，并提錘10 cm～30 cm驗證整機的穩(wěn)定性，確認可靠再繼續(xù)作業(yè)。8)夯錘吊鉤未降到位前，操作人員不得提前下坑掛鉤，提錘時，嚴禁掛鉤人員站在錘上隨錘提升。9)嚴禁在錘下進行清理通氣孔。10)提錘困難時不得強行提錘，采取措施挖除夯錘周圍填料后方可提錘。11)每班作業(yè)后，應將夯錘放在地面上，嚴禁懸掛在空中。

7 強夯置換處理后的檢測結果

用強夯置換方法進行地基處理后，主要通過兩種方法進行檢測：1)現(xiàn)場CBR(加州承載比：California Bearing Ration)：測試淺層地基的承載力，設計要求大于12；2)150 cm×150 cm平板載荷試驗：測試深層地基的承載力，設計要求承載力不小于120 kPa。按照平板靜載檢測操作規(guī)程，對于粘性土地基，地基檢測開始時間應在強夯置換施工結束后14 d～28 d，本項目在強夯置換施工結束后20 d開始地基檢測，CBR值實測10個點，平均值14.3。平板載荷試驗實測3個點，承載力平均值240.0 kPa。檢測結果表明：軟弱地基經過強夯置換加固后，對深層地基的加固效果尤為明顯，實測地基承載力大大超過設計圖紙要求。

8 效益分析

適合本工程軟弱地基的處理方法通常還有碎石振沖樁，挖除換填，強夯置換，對這三種方法的施工進度、成本進行測算后，對比如表3所示。

表3 三種施工方法對比表

由表3對比可知：強夯置換方法進行地基處理具有加固效果好、施工快速、使用經濟等優(yōu)點，本項目采用強夯置換處理軟弱地基取得了十分良好的技術經濟效果。

9 結語

本工藝在吉布提多哈雷多功能港口施工中成功應用，受到業(yè)主的高度評價。強夯置換法除可以對淤泥混砂進行加固外，還可用于砂土、碎石土、素填土、雜填土、粘性土、濕陷性黃土、低飽和度的粉土等各種軟弱地基的加固。目前，強夯置換法的應用范圍比較廣泛，有港口碼頭、機場跑道，公路和鐵路路基、倉庫、油罐、工業(yè)與民用建筑等，并有進一步發(fā)展的趨勢，所以強夯置換法在今后將會得到更為廣泛的應用。

[1] 《建筑施工手冊》編委會.建筑施工手冊[M].第5版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012：465-475.

[2] JGJ 79—2002，建筑地基處理技術規(guī)范[S].

[3] GB 50202—2002，建筑地基基礎工程施工質量驗收規(guī)范[S].

Application of dynamic compaction replacement to reclamation ground improvement for constructing a port

Niu Zengxiang

(ChinaCivilEngineeringConstructionCorporation,Beijing100038,China)

This thesis introduces the construction technology of applying dynamic compaction replacement to reclamation ground improvement of soft foundation area in Doraleh multi-purpose port in Djibouti. It concentrates on elaborating working principle, required equipment, workmanship and procedures, construction organization, quality control and precautions concerning adoption of dynamic compaction replacement, to achieve the best construction results.

dynamic compaction replacement, workmanship and procedures, construction organization, quality control

2015-05-26

牛增祥(1983- )，男，工程師

1009-6825(2015)22-0074-03

TU472

A