25 000 kN·m強(qiáng)夯處理沿海回填超厚碎石土地基施工技術(shù)

謝 俊 平

(山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)公司，山西 太原 030009)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷加快，填海造地是沿海城市解決建設(shè)土地的有效措施。隨著填海面積增大、回填碎石土層厚度加深，地基土加固深度、承載力要求逐步提高。常見的強(qiáng)夯能級大多4 000 kN·m～8 000 kN·m，回填地基的處理深度大多在10 m以內(nèi)。隨著10 000 kN·m～15 000 kN·m超高能級強(qiáng)夯逐步在沿海地區(qū)的應(yīng)用，其處理深度也僅限于10 m～12 m左右，達(dá)不到處理12 m以上超厚回填碎石土地基的要求，采用25 000 kN·m超高能級強(qiáng)夯進(jìn)行地基處理，可以一次性處理17 m～20 m厚度的碎石土回填地基，并滿足影響范圍內(nèi)深層軟基的地基處理，具有處理效果明顯、工藝簡單、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

1 工程概況

本工程為擬建新機(jī)場建設(shè)用地，位于遼東半島西側(cè)金州灣內(nèi)，距岸約2 km。場區(qū)土層自上而下分布為四大層，即第一大層海相沉積層，第二大層陸相沉積層，第三大層陸相沉積層及第四大層基巖層。陸域形成采用清淤換填方案，將第一大層軟土層清淤換填，回填后場地標(biāo)高在4.6 m～4.7 m?；靥钍虾穸?0 m～23.5 m，回填后石料下層為粘土、粉質(zhì)粘土、粉土、粉細(xì)砂。本工程設(shè)計(jì)水位為：設(shè)計(jì)高水位：0.97 m；設(shè)計(jì)低水位：-1.39 m；極端高水位：2.24 m(重現(xiàn)期：200年)；極端低水位：-2.99 m(重現(xiàn)期：50年)。試驗(yàn)區(qū)采用25 000 kN·m超高能級強(qiáng)夯施工工藝，施工面積7 200 m2。

2 25 000 kN·m強(qiáng)夯處理沿海回填超厚碎石土地基原理

強(qiáng)夯處理地基是由高勢能的夯錘自由下落時(shí)和地基土碰撞產(chǎn)生巨大的沖擊波。夯擊能大部分釋放于可加固范圍的地基中，使土體得到不同程度的壓密加固。

本文所述25 000 kN·m超高能級強(qiáng)夯處理沿海回填超厚碎石土地基的施工技術(shù)可充分發(fā)揮強(qiáng)夯能級組合的優(yōu)勢，將強(qiáng)夯技術(shù)應(yīng)用于對于地基變形要求嚴(yán)格的軟弱回填碎石土地基，采用的強(qiáng)夯能級達(dá)到25 000 kN·m，采用大直徑夯錘深厚回填碎石土地基加固作業(yè),采用先超高能級、再降低的超高能級、后滿夯的分遍強(qiáng)夯組合方式：

1)25 000 kN·m能級強(qiáng)夯加固的主要是深層碎石土及影響范圍內(nèi)深層軟土地基(12 m～20 m)；

2)15 000 kN·m能級強(qiáng)夯加固的主要是中間層碎石土地基(8 m～12 m)；

3)1 500 kN·m滿夯加固的主要是淺層碎石土地基(3 m～8 m)；

4)強(qiáng)夯完畢地面表層采用激振力200 kN～400 kN的振動壓路機(jī)振動碾壓處理，主要處理表層松層(3 m以內(nèi))。

強(qiáng)夯布點(diǎn)圖如圖1所示。

3 施工工藝流程

施工工藝流程見圖2。

4 25 000 kN·m強(qiáng)夯處理沿?；靥畛袼槭恋鼗?/h2>

4.1 單點(diǎn)夯擊試驗(yàn)

在每一遍點(diǎn)夯前，選一夯點(diǎn)為單點(diǎn)夯擊試驗(yàn)點(diǎn)，在每個(gè)測試夯點(diǎn)正交方向上各布置2組地表沉降標(biāo)，每組從距夯點(diǎn)5 m開始布設(shè)，間距2 m，共布置6個(gè)/組。沉降變形觀測標(biāo)點(diǎn)用15 cm×15 cm、厚1 cm的鋼板制作，鋼板中心兩側(cè)均焊15 cm長Φ16鋼筋，一側(cè)為埋設(shè)錨固筋，一側(cè)為沉降觀測基準(zhǔn)。夯擊試驗(yàn)前，先用水準(zhǔn)儀觀測其基準(zhǔn)標(biāo)高，然后開始進(jìn)行單點(diǎn)夯擊試驗(yàn)，每夯一擊，記錄一次夯坑沉降量和沉降變形標(biāo)點(diǎn)的沉降(或隆起)變形量，單點(diǎn)夯擊試驗(yàn)的夯擊數(shù)應(yīng)滿足最后兩擊平均夯沉量的規(guī)定要求，同時(shí)應(yīng)滿足夯擊數(shù)—夯沉量曲線出現(xiàn)趨于平緩的拐點(diǎn)的要求。

飽和夯擊能采用下列方法中的一種或幾種共同確定：

1)N—S法，即按夯擊數(shù)N—夯點(diǎn)累計(jì)夯沉量S曲線趨于平緩的拐點(diǎn)所對應(yīng)的夯擊數(shù)；

2)夯點(diǎn)周圍出現(xiàn)地表嚴(yán)重隆起，表現(xiàn)為隨著夯擊數(shù)的增加，地表隆起陡增或每擊夯沉量大于每擊隆起量或夯坑過深起錘困難。

4.2 群點(diǎn)夯擊試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)區(qū)在進(jìn)行施工過程中配合檢測單位對超高能級施工質(zhì)量及影響深度進(jìn)行檢測，監(jiān)測內(nèi)容為地下水位、孔隙水壓力、夯坑夯沉量、夯坑周邊沉降量、側(cè)向位移、深層分層沉降。

地下水位計(jì)應(yīng)布置在距離夯點(diǎn)20 m以外的區(qū)域。

孔隙水壓力計(jì)在夯點(diǎn)正交方向布置2個(gè)斷面，每個(gè)斷面從距夯點(diǎn)4 m開始布設(shè)，每組間距2 m，共布置5組/斷面，每組孔隙水壓力計(jì)從-1.3 m高程開始布設(shè)，-16.3 m～-1.3 m范圍內(nèi)每1.5 m布置一個(gè)測頭(每組11個(gè)測頭)。

1)地表沉降標(biāo)在夯點(diǎn)正交方向上布置2組，每組從距夯點(diǎn)3 m開始布設(shè)，間距2 m，共布置6個(gè)/組；

2)測斜儀共布置4組，自距離夯點(diǎn)6 m處開始布設(shè)，間距2 m，深度至進(jìn)入原沉積粘土層3.0 m；

3)分層沉降儀布置2組，從距夯點(diǎn)3 m開始布設(shè)，兩組間距2 m，每組測頭從-1.3 m高程開始布設(shè)，-16.3 m～-1.3 m范圍內(nèi)每1.5 m布置一個(gè)測頭(每組11個(gè)測頭)。

在進(jìn)行試驗(yàn)區(qū)遍夯施工前后，進(jìn)行場地整平，用10 m×10 m方格網(wǎng)測測量試驗(yàn)區(qū)平均標(biāo)高，計(jì)算每遍點(diǎn)夯的平均夯沉量。

按照最佳夯擊數(shù)的確定方法，采用統(tǒng)計(jì)平均方法，計(jì)算每遍點(diǎn)夯的最佳夯擊數(shù)，并和設(shè)計(jì)的夯擊數(shù)校核。

通過夯間地表變形量的監(jiān)測，了解夯距是否適宜，將各遍夯后地的變形量相加，便是場地經(jīng)強(qiáng)夯后的總變形量。

試驗(yàn)過程中必須對監(jiān)測儀器采取有效保護(hù)措施，以保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性，為地基處理效果提供依據(jù)。

強(qiáng)夯夯沉量是判斷地基處理效果的重要依據(jù)，施工單位應(yīng)及時(shí)整理施工記錄，計(jì)算夯沉量并提交中間報(bào)告，以便準(zhǔn)確掌握試驗(yàn)效果，及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)。

4.3 25 000 kN·m強(qiáng)夯能級及強(qiáng)夯施工參數(shù)

25 000 kN·m強(qiáng)夯能級及強(qiáng)夯施工參數(shù)見表1。

表1 25 000 kN·m強(qiáng)夯施工參數(shù)

25 000 kN·m強(qiáng)夯處理沿?；靥畛袼槭恋鼗鶠橹骱粌杀?，次夯一遍，滿夯一遍。一、二遍主夯采用12 m×12 m正方形布點(diǎn)，25 000 kN·m能級強(qiáng)夯，最后兩擊夯沉量平均值不大于300 mm；第三遍次夯，采用10 000 kN·m強(qiáng)夯能級，布點(diǎn)形式為第一、二遍中間插點(diǎn)布置，最后兩擊夯沉量平均值不大于200 mm；滿夯采用1 500 kN·m，錘印搭接1/4，滿夯完成后，采用激振力200 kN～400 kN的振動壓路機(jī)振動碾壓處理，碾壓5遍～8遍，直至無輪跡。

4.4 25 000 kN·m強(qiáng)夯施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

1)強(qiáng)夯施工中嚴(yán)格執(zhí)行最后兩擊平均夯沉量和夯擊數(shù)雙控，當(dāng)最后兩擊平均夯沉量不滿足要求時(shí)，應(yīng)繼續(xù)夯擊直至最后兩擊平均夯沉量符合要求。

2)每一遍夯擊前對夯點(diǎn)放線進(jìn)行復(fù)核，夯完后檢查夯坑位置，發(fā)現(xiàn)偏差或漏夯應(yīng)及時(shí)糾正；施工中應(yīng)檢查落距、夯擊遍數(shù)、夯點(diǎn)位置、夯擊范圍，并對各項(xiàng)參數(shù)及情況進(jìn)行詳細(xì)記錄。

3)分條帶進(jìn)行碾壓，條帶之間搭接寬度不小于20 cm，且不得漏碾，確保碾壓均勻,作業(yè)段之間碾壓搭接不小于2 m。

4.5 工后檢測

1)超重型動力觸探試驗(yàn)：加固后回填層的動力觸探錘擊數(shù)在15 m深度以上范圍內(nèi)增長明顯。

2)加固后，表層碎石土的固體體積率平均值分別為82.7%,86.2%，達(dá)到了設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

3)強(qiáng)夯加固后，表層碎石土的地基承載力特征值不小于150 kPa。

5 結(jié)語

采用25 000 kN·m強(qiáng)夯處理沿?；靥畛袼槭恋鼗梢砸淮涡曰靥钌疃冗_(dá)到17 m～20 m，施工過程中充分利用先超高能級強(qiáng)夯，再降低的超高能級，最后滿夯的強(qiáng)夯組合方式針對不同深度的碎石土地基進(jìn)行加固，極大的縮短了分層回填強(qiáng)夯的時(shí)間，加快了工程施工進(jìn)度，解決了沿海地區(qū)一次性回填較深碎石土地基的施工難題，對我國沿海地區(qū)回填碎石土地基處理具有極大的借鑒和指導(dǎo)意義。

[1] 閆續(xù)屏，呂和靄.超高能級強(qiáng)夯法處理人工沖填填海地基[J].施工技術(shù)，2013(19)：80-83.

[2] 李保華，郭偉林，安 明.超高能級強(qiáng)夯處理低含水量濕陷性黃土原理研究[J].施工技術(shù)，2015，44(9)：112-114.

[3] JGJ 79—2012,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].