強夯法在港口堆場軟基處理中的應用

馬明生（重慶航運建設發展有限公司，重慶市渝北區401121）

強夯法在港口堆場軟基處理中的應用

馬明生（重慶航運建設發展有限公司，重慶市渝北區401121）

港口堆場因其工程地質條件的特殊性，導致港口堆場工程有大面積的軟土地基需要處理，而強夯法是一種經濟合理、技術可行的加固方法，被廣泛應用于大面積軟土地基處理中。基于此，本文主要從強夯法的加固原理及其使用條件入手，并結合實例對其在港口堆場軟基處理中的應用進行詳細分析，僅供參考。

強夯法；港口堆場；軟土地基；應用

1 引言

目前，強夯法被廣泛應用于公共設施、道路交通設施的地基處理中，主要適用于低飽和度的粉土、濕陷性黃土、可液化砂土等各類地基土中。近年來，隨著建筑行業的不斷發展，強夯加固技術已取得較大進展，由于軟土地基的復雜性和區域的特殊性導致該技術多以經驗和試驗方法為主，針對大面積軟土地基是最為有效的處理方法，其具有良好的技術經濟效果，可作為優先考慮的加固技術。

2 強夯法的概述

2.1 強夯法的加固原理

簡單來說，強夯法處理軟土地基的加固原理就是利用重錘自上落下所產生的沖擊波來達到地基密實的目的，這種在沖擊力作用下所產生的振動是在土中通過波的形式向地下進行傳播的。若從能量守恒定律的角度來闡述的話，可將地基視為具有一定彈性的空間體，即夯錘在自由下落過程中重力勢能將轉化為動能，隨著夯錘下落過程重力勢能的減小，動能則不斷增大，夯錘在夯擊地面時，部分動能主要轉為為以下三部分：①以聲波的形式向四周傳播；②在夯錘和土體之間的摩擦作用下轉變成熱能；③大部分沖擊使土體產生自由振動，并在地基中形成一個波場。

2.2 強夯法的適用條件

強夯法是無法適用于所有地質的，和其它一般軟土地基處理技術一樣，強夯加固技術也受到適用范圍的限制，從以往工程實踐的總結經驗來看，強夯法加固軟土地基的關鍵性問題在于土的粒徑、土層特性和土層含水量。從土的特性來分析，軟土地基的強夯效果決定于地基土的含水量、粒徑級配和孔隙比的大小，同時，軟土的土層性質也是極為重要的一點，根據我國從事多年工程技術人員的經驗來看，若含水量＞60%、孔隙比＞1.5、粒徑＜0.005mm，且粘粒＞30%的飽和軟黏土不適合采用強夯法處理。在 《建筑地基處理技術規范》中（JGJ79-）91中明確規定：強夯法主要適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土和黏性土等地基中，當采用在夯坑內回填塊石、碎石或其它粗顆粒材料進行強夯置換時，應通過現場試驗來確定其是否適用。

采用強夯加固技術來處理軟土地基，地基土的滲透性直接決定了該技術的加固效果，因此，應設置排水通道。另外，在強夯過程中，為了獲得較好的加固效果，根據軟土的物理力學性質，可采用綜合加固方法進行，但該方法的經濟成本較高，不適用于大面積軟土地基的處理中。①強夯加袋裝砂井法，主要目的在于加快飽和軟粘土的排水固結；②強夯擠淤加固法，比較適用于厚度較小的淤泥層，采用拋填塊石或礦渣等材料進行夯實，將大石塊強迫落到底層硬土上，同時將大部分淤泥擠出，這屬于一種強夯置換法；③在飽和軟粘土上利用礦渣、鋼渣、碎石等材料加鋪一層厚0.5～2m的墊層，在高能量夯擊的作用下，促使墊層和軟土層之間發生接銜混合，以此來改善軟土性質，有利于提高地基土的承載力。

3 工程實例

3.1 工程概況

某港口作業區1～5號泊位工程有大面積軟土地基需要處理，其中Ⅲ號區為臨時圍堤以內軟土層較厚的區域。該地區塑料排水板施打完成后實行分級回填海砂，且回填海沙至陸域形成標高后，通過強夯法對回填層地基進行加固，采用2次點夯、1次普夯的施工工藝，點夯夯能為4000kN·m，普夯夯能為1000kN·m。在強夯加固完成后，經振動碾壓可達到地基加固要求后竣工標準為+8.3m。

根據試驗結果來選擇適宜的施工技術參數和施工工藝，從而為本工程大面積軟土地基的強夯加固施工奠定基礎，并使其滿足設計和規范要求。

3.2 施工區及施工參數的確定

3.2.1 施工區的確定

根據以下兩個方面的條件了確定施工區：①根據該港口地質資料的分析結果來看，本工程4000kJ強夯施工區內的地質情況基本相同，土層特性基本相同；②根據現場情況2號泊位Ⅲ區的交通較為便利，場地平整，方便施工機械的運輸和擺放，為機械施工作業提供有利條件，施工區的具體情況如表1所示。

表1 強夯施工區統一表

強夯施工設計參數。強夯主要采用單擊能4000kN·m，夯錘重20.0t，落距為20.3m，錘底面的直徑為2.5m，夯點間距為3.5m。本工程計劃采用2次點夯、1次普夯的施工工藝；第一次點夯間歇時間為一周，且夯點呈梅花形布置，第二次點夯間隙的時間為12d，在第一次夯點之間布置。根據工程的實際情況，可將夯錘落距降低到5.1m，以便對表層土進行夯實處理。

3.2.3 施工時間

強夯施工的時間段分別為：2月24日-3月5日完成第一次點夯夯擊；3月13日～3月20日結束第二次點夯夯擊；4月2日～4月12日結束第三次普夯夯擊。強夯施工間歇時間段為：第一次點夯夯擊后間歇時間為一周，即3月6日～3月12日；第二次點夯后間歇時間為12d，即3月21日～4月1日。

3.2.4 施工設備及器材

根據強夯設計所確定的參數，強夯機械配置見表2。

表2 機械設備配置資源表

3.3 強夯施工工藝

3.3.1 強夯夯點布置

具體如圖1所示。

圖1 強夯夯點布置示意圖

3.3.2 施工準備

自卸車輛將山土運送至施工現場，且裝載機予以推平配合，根據以往施工經驗，將回填厚度定位0.7m；測量放線，將控制軸線、強夯場地邊線準確確定下來，并標出第一次夯擊的位置，在不受施工現場地質環境影響的前提下，設置若干個水準基點。

3.3.3 操作步驟

在0.7m的回填土完成后，并對場地進行整平處理；對施工區進行分區，標出第一次夯點的具體位置，再對場地的高程進行準確測量；將起重機安排在指定位置中，并將夯錘對準夯點位置；在強夯施工前，應對夯錘頂的高程進行準確測量；將夯錘提升到所計劃的高度，開啟脫鉤裝置，在夯錘脫鉤完全落下后，再把吊鉤放下來，并對夯錘頂的高程進行測量，若發現由于夯坑底部傾斜而導致夯錘出現傾斜現象時，因及時對夯坑底部進行整平處理；重復第一次夯擊的操作步驟，并按照相關設計要求中的夯擊次數及控制標準，逐步完成夯點的強夯施工；將夯錘移至下一個夯點的位置，重復第一次夯擊的操作步驟，并完成第一次夯擊的所有夯點；用挖掘機將夯坑填平，并對施工場地的高程進行測量。

3.3.4 間歇時間段

第一次點夯間歇時間為一周，第二次點夯間隙的時間為12d，在所有操作步驟完成后，對強夯施工完成后的施工場地高程進行測量。

3.3.5 單遍點夯夯擊收錘及控制標準

保證每個夯點的夯擊次數應≥8擊；最后兩遍夯擊的平均夯沉量應≤5cm；避免夯坑四周地面產生較大的隆起；避免出現夯坑過深導致起錘困難的現象。

3.4 總結

對強夯施工的全過程進行全面監測，發現強夯施工區在施工結束后，地基的承載力通過平板荷載試驗進行檢測，檢測結果完全滿足相關設計要求，符合設計承載力的條件，說明在本工程中采用強夯加固技術對施工參數、施工工藝及施工質量是合理且有效的。

4 結語

綜上所述，強夯加固技術具有施工周期短、施工費用低、設備簡單等特點，在提高軟土地基的荷載力方面具有重要作用，相關技術人員應結合工程的實際情況，采用強夯加固技術或其它加固方法相結合的方法，達到加固軟土地基的目的，從而為港口堆場工程的順利開展奠定堅實的基礎。

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[2]林友輝.強夯法在軟土地基處理中的運用[J].建材與裝飾旬刊，2011（5）：428～430.

[3]張立柱，郭 奇.淺談強夯法施工在港口堆場與道路地基處理中的應用[J].中國水運月刊，2012，12（2）：223～225.

U655.54

A

2095-2066（2016）34-0252-02

2016-11-20

馬明生（1978-），男，高級工程師，碩士，主要從事水運工程建設管理工作。