沿海吹填場地超高能級強夯置換處理技術

馮 大 偉

(山西機械化建設集團有限公司，山西 太原 030009)

0 引言

近年來，隨著工程建設規(guī)模的擴大，沿海造地不斷出現，尤其是儲備罐地基處理項目，為了便于航運，許多項目選址在這些地方，以保護環(huán)境和節(jié)約用地。沿海造地大多由海砂、淤泥和殘積土吹填形成，針對這樣的場地，常見的普通強夯置換已經無法滿足大型工程對地基承載力、壓縮模量的要求。

工程建設中無論是預制樁、灌注樁，大多僅用于單體獨立基礎，但是大面積的地基處理成本很高，施工速度慢，很少使用樁基礎。再之，雖然樁基的深層處理效果好，但在吹填軟弱場地中，淺層抗水平承載力低，負摩擦大，處理效果并不理想。在長期沿海地區(qū)的地基處施工過程中，不斷實踐總結經驗，終于摸索出一套處理此類地基的方法，即超高能級強夯的地基處理方法。

1 工程概況

錦州港油品罐區(qū)就位于人工吹填形成的陸域地基上，其上部吹填土為細～中細砂、粉土為主。

吹填土下部為淤泥質土與粉土互層，為軟弱層，承載力在70 kPa～100 kPa，層底埋深在7 m～8 m左右，再下部為原海底海相沉積層，承載力在120 kPa，層底埋深為16 m。根據填海處理深度的不同，該項目采用15 000 kN·m處理。

2 工藝原理

沿海吹填場地超高能級強夯置換處理施工工藝中，將常用的普通強夯置換能級提高到10 000 kN·m以上，夯錘直徑加大，使其變成超高能級強夯置換，這樣就解決了普通強夯深層承載力較低，變形大，不能滿足工程要求的難題。而且超高能級強夯置換法處理地基的優(yōu)勢是成本低，施工速度快，淺層、深層處理效果均很好。

3 施工工藝流程及技術要點

3.1 施工工藝流程

施工準備→場地平整→點夯原點預夯→第1遍點夯施工、過程填料→平整場地→第2遍點夯原點預夯→第2遍點夯施工、過程填料→第3遍點夯施工、過程填料→滿夯施工→檢測驗收。

3.2 操作要點

3.2.1施工現場準備

施工現場準備主要包括：施工現場踏勘，對甲方、設計單位提供的圖紙、標準、測點等數據進行實地檢測并在現場建立施工測量控制網。

1)施工測量遵循“從整體至局部，先控制后細部”的原則，在開工前全面熟悉設計文件。根據施工圖紙和現場布設的坐標控制網測放出夯點的主控制點位置，然后細部用鋼卷尺測放出其他夯點。

2)在每一遍夯擊前應對夯點放線進行復核，如施工中發(fā)現夯錘偏離夯坑中心超過規(guī)范和設計的要求時，應立即調整對中。

3)夯錘就位時，夯錘中心和測放的夯點要重合，必要時以夯點為中心畫石灰圈，提高夯錘就位準確度。

4)對測量人員進行培訓交底，要求熟悉測量設備與工具，并按有關規(guī)定進行測量儀器設備的常規(guī)檢驗和校正。

3.2.2高能級強夯夯擊能(落距)控制

根據工程所需的夯擊能和確定的錘重，相應的錘的落距即可確定，開工前，應檢查夯錘的質量和落距，施工過程中，落距應通過鋼絲繩鎖定控制，并在龍門架上做出落距標志。

在技術交底中，應由技術員按照能級要求，針對不同質量的夯錘，將每一夯錘的落距向班組長逐一交底，以確保夯擊能符合設計要求。施工過程中，對夯錘落距的偏差要求一般控制在0.3 m以內。

3.2.3強夯夯擊次數

夯擊次數應通過試夯來確定，且應滿足后一擊夯沉量不大于前一擊夯沉量。

3.2.4間距及布點形式

1)點夯：第1遍夯點布置在正方形角點，夯點間距9 m，夯擊能為15 000 kN·m，每點夯擊次數暫定為42擊，最后兩擊平均夯沉量不大于150 mm；第2遍夯點布置在正方形對角線交點，夯擊能為15 000 kN·m，每點夯擊次數暫定為38擊，最后兩擊平均夯沉量不大于150 mm；第3遍夯點布置在正方形單邊中點，夯擊能為8 000 kN·m，每點夯擊次數暫定為15擊，最后兩擊平均夯沉量不大于150 mm。

2)滿夯：點夯施工完畢后，先將場地整平，然后對地基進行滿夯，滿夯夯擊能為2 000 kN·m，滿夯3遍，夯點錘印疊加1/3，每點夯擊次數3擊～5擊。

3.2.5高能級強夯落距控制

根據工程所需的夯擊能和確定的錘重，相應的錘的落距即可確定，開工前，應檢查夯錘的質量和落距，施工過程中，落距應通過鋼絲繩鎖定控制，并在龍門架上做出落距標志。

3.3 施工過程關鍵控制

3.3.1主夯點原點預夯

場地只在填海造地上回填了2 m左右碎石墊層，場地的承載力太低，如果直接進行高能級施工會使夯錘陷入淤泥中無法拔出，更有可能造成夯機側翻。

針對這種情況，我們采取原夯點預夯，能級逐漸提升的處理方法，夯機就位后，進行5 000 kN·m和8 000 kN·m強夯，先進行5 000 kN·m強夯，在夯擊過程中會出現夯坑出水、夯坑過深、吸錘等情況，這時就要做到隨時進行填料，為了施工安全，嚴厲禁止在夯坑中有積水的情況下繼續(xù)強夯作業(yè)，一旦夯坑中出現積水，應立即進行夯坑回填，此時的回填不必將夯坑全部填滿，只要回填料可以蓋過水面30 cm～50 cm即可，回填料的粒徑控制在40 cm以內，由于能級較高，太小的粒徑無法承受如此大的沖擊，當夯錘不再出現明顯下降，此時的錘擊數通常為4擊～6擊左右。

達到一定承載力后，將夯坑填平，在此夯點位置上進行8 000 kN·m強夯，錘擊數通常為4擊～6擊，在夯擊過程中同樣會出現上述情況，同樣得做到隨時填料，由于場地原因，在整個施工過程中要時刻注意夯機是否傾斜，做到安全第一。當達到一定的承載力后，才可進行下一個能級的強夯。

3.3.2主夯點施工控制

當預夯結束后，便可進行超高能級主夯點的施工，在夯擊過程中前2擊，3擊夯坑還可能會出現透水、錘偏情況，這時要及時填料，此時的填料可是少量局部回填，如錘偏現象，可以少量填料，哪邊偏就填哪邊，只要能將夯錘矯正即可，4擊，5擊后隨著錘擊數的增加，夯坑趨于穩(wěn)定，透水現象不再出現，此時夯坑達到3 m左右再進行填料，但必須達到3次連續(xù)夯(夯擊過程中不填料)，每次連續(xù)夯的錘擊數不小于8擊，這樣可以確保將石料送下軟弱土層中，而不是只將表面打成一個硬殼，填料次數不小于3次，停夯標準為最后兩擊平均沉降量不大于15 cm。施工過程中，如發(fā)現夯坑底歪斜較大,需及時用碎石將坑底墊平后方可繼續(xù)施工；夯錘氣孔應保持暢通,如遇堵塞,應立即清除。試夯區(qū)夯后檢測其轉換深度為7 m，影響深度為15 m。15 000 kN·m強夯夯點見圖1。

從圖1可以看出：

1)點夯：第1遍夯點布置在正方形角點，夯點間距9 m，夯擊能為15 000 kN·m，每點夯擊次數暫定為42擊，最后兩擊平均夯沉量不大于150 mm；第2遍夯點布置在正方形對角線交點，夯擊能為150 000 kN·m,每點夯擊次數暫定為38擊，最后兩擊平均夯沉量不大于150 mm;第3遍夯點布置在正方形單邊中點，夯擊能為8 000 kN·m,每點夯擊次數暫定為15擊，最后兩擊平均夯沉量不大于150 mm。

2)滿夯：點夯施工完畢后，先將場地整平，然后對地基進行滿夯，滿夯夯擊能為2 000 kN·m,滿夯3遍，夯點錘印疊加1/3，每點夯擊次數3擊～5擊。

3)施工采用填料夯，填料采用開山碎石土，填料為塊石最大粒徑不大于300 mm的天然良好級配，填料含土量不大于30%，不允許含樹根、雜草等腐殖土。

3.3.3清理淤泥

每遍夯結束后，將場地內擠出、隆起的淤泥清除干凈，這樣有利于施工質量和下一道工序的進行。

3.4 夯后檢測

超高能級強夯置換處理場地后，檢測應在地基處理后2周～4周后進行。

地基檢測項目：地面夯后沉降量測量、鉆探取樣、土工試驗、重型動力觸探試驗、標準貫入試驗，地基靜載荷試驗。

經強夯試驗檢測證明：12 000 kN·m置換深度為7.4 m，加固深度為11 m～12 m，15 000 kN·m置換深度為7.7 m，加固深度為17 m～18 m。

3.5 回填材料

1)高能級強夯施工前在吹填沙場地回填2 m厚的碎石，以確保夯機正常施工。

2)夯坑回填選用符合設計要求級配的石料，使其可以達到地基承載力要求。

4 質量控制措施

4.1 高能級強夯夯擊次數

夯擊次數應通過試夯來確定，且應滿足最后兩擊平均夯沉量不宜大于150 mm。

4.2 夯點間距及布點形式

超高能級為15 000 kN·m時，強夯前進行點夯原點預夯，能級為5 000 kN·m～8 000 kN·m，逐級提高以保證吹填場地具有一定承載力，滿足超高能級設備的行走和施工要求。

強夯布點形式采用正方形9 m布點形式，4遍處理工藝。第1遍夯點布置在正方形角點，第2遍夯點布置在正方形對角線交點，第3遍夯點布置在正方形單邊中點，第4遍為滿夯。

4.3 強夯落距的控制

根據工程所需的夯擊能和確定的錘重，相應的錘的落距即可確定，開工前，應檢查夯錘的質量和落距，施工過程中，落距應通過鋼絲繩鎖定控制，并在龍門架上做出落距標志。

4.4 其他技術質量措施

1)現場的控制樁要樹立明顯標志加以保護,并定期進行復核檢查。

2)測放的夯點位置,應用明顯的標志標出夯位中心點。

3)落距確定后,鎖定控制落距鋼絲繩,并在龍門架上標出落距標志。

4)夯錘氣孔保持暢通,如遇堵塞,應隨時將塞土清除。

5)如施工中發(fā)現錘偏離坑中心,應立即調整對中,夯擊后如發(fā)現坑底歪斜較大,需及時用土將坑底墊平后,方可繼續(xù)夯擊。

6)認真做好施工記錄,對每擊的沉降量都應進行沉降觀測和記載,并掌握好停錘標準。

7)異常現象,對夯沉量異常、夯錘反彈、地表隆起過大、拔錘困難、要加強監(jiān)測,如實記錄,并及時報告業(yè)主和監(jiān)理工程師研究解決辦法。

8)沉降量有控制要求時,每遍夯前和夯后都應用10 m×10 m方格網對場地夯沉量進行測量。

5 結語

進行超高能級強夯置換處理，可以擠密土層，通過填料形成強夯壓密柱從而提高地基整體承載力，并以夯點作為排水通道，填料的碎石形成一層硬殼，隔絕地表深處的淤泥，加速土體固結，提高地基土的承載力。

對于飽和軟粘性土、淤泥、淤泥質土、素填土和雜填土等軟弱地基，地基采用超高能級強夯置換法處理，克服了普通強夯處理深度低的局限性，取得了較好的處理效果。同時，超高能級強夯置換法具有施工簡便、機具設備簡單，施工質量易于控制，大大節(jié)約成本的特點。