港口工程建設中的振沖砂施工技術研究

張文杰

滄州港務集團有限公司，河北 滄州 061113

隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國基礎設施工程建設規(guī)模正在不斷擴大，其中港口工程建設作為我國社會經(jīng)濟發(fā)展的重要支撐體，其施工質(zhì)量直接關系到后續(xù)港口經(jīng)濟的發(fā)展層次。因此，在港口建設過程中，必須做好每一個施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制工作，不斷引進更加先進的施工技術。港口工程施工建設所面臨的施工環(huán)境和地質(zhì)條件相對比較復雜，因此在港口工程建設施工過程中，應用振沖砂施工技術可以有效解決施工過程中產(chǎn)生的多種難題。振沖砂施工技術可以分為振沖置換施工技術和振沖密實施工技術。振沖置換施工是指用振動器在地基表面直接進行打孔施工，然后在孔洞內(nèi)部填充材料形成由碎石和沙礫材料組成的樁體結構。振沖密實法則是通過使用振沖器設備產(chǎn)生的強大振動效果，讓基礎層砂層液體化，使砂體材料相互之間更加密實，從而提高基礎結構的整體穩(wěn)定性。文章主要針對我國某地區(qū)一處港口工程建設施工展開分析和研究。

1 工程概況

該港口工程作為一處大型的港口工程建設項目，采用連片式設計方式，港口總長度為238.5m，碼頭前設計底部高程為-7.3m，碼頭面高程為10.0m，碼頭工程平臺基礎為拋石機床和拋填塊石結構，港口工程持力層為黏土層、粉質(zhì)黏土層、泥碎石和全風化花崗巖。巖石層拋石機床總厚度為3.9～25.6m，機床頂部高程為-7.3m。在此次港口工程建設施工過程中，通過應用振沖砂施工技術，進一步提高了港口工程建設施工的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

2 振沖砂施工技術特點與工藝選擇

2.1 技術特點

在港口工程施工過程中，振沖砂施工方法與傳統(tǒng)施工方法相比，有著非常多的施工優(yōu)勢，該方法主要運用在土壤黏性較大的地基結構中，通過使用振沖施工法可以充分實現(xiàn)地基土壤的置換作用效果，振沖法施工的主要優(yōu)勢在于可以直接使用振動器設備，在黏質(zhì)土壤層開始工作過程中逐段向其中加入大量的碎石或土壤，二者結合起來可以有效提高軟土地基的整體穩(wěn)定性、地基結構的密實程度和剛性程度。在沙性地質(zhì)土壤條件下，振沖砂施工主要采用振動器開展作業(yè)，可對起到良好的緊密基礎土壤的效果，提高基礎結構的整體穩(wěn)定性[1]。

2.2 工藝選擇

振沖砂施工技術在實際應用過程中，首先需要選擇施工位置，然后再進行基礎壓實工作，該項施工技術所產(chǎn)生的振動效果非常明顯，基于材料飽和度的作用效果，對地基結構形成良好的擠壓效果，砂粒相互之間的擠壓強度變大，會影響振沖的作用效果，保證地基結構更加的緊密和穩(wěn)定。該項施工技術適用于一些細微材料的地質(zhì)條件下，同時黏土含量小于2%。在正式開始施工之前，必須充分了解施工區(qū)域地質(zhì)條件的具體構成情況，在實際勘測工作過程中，發(fā)現(xiàn)其中主要存在兩種材質(zhì)：第一，細微材料；第二，少量的淤泥。針對此次港口工程施工地質(zhì)條件，為了有效提高基礎工程的施工質(zhì)量和效果，工程施工單位決定采用振沖砂施工技術。

3 在港口工程建設施工中應用振沖砂施工技術的具體流程

3.1 地基處理深度

在振沖砂施工技術的應用過程中，需要有效確定該項技術施工的具體位置，根據(jù)回填料的施工厚度、地質(zhì)條件深度等逐條進行計算和分析，確保施工深度控制在8m左右。工程施工方案中需要保證填土施工作業(yè)，在地下4m以下的位置開展作業(yè)，同時整個工程施工使用振沖密實施工技術進行操作，通常情況下，在經(jīng)歷上述施工步驟之后土質(zhì)厚度條件會發(fā)生一定的轉(zhuǎn)變，通常會縮減5%～10%。在此次港口工程建設施工中，所使用的施工工具包含50t履帶起吊機振沖機械設備。振沖點的設置采取雙振點形式，以2.5m的等邊三角形作為基礎點進行布設[2]。

3.2 振沖施工方法

在此次港口建設施工過程中，應用振沖砂施工技術時具體可以將其分為排孔、跳打、帷幕三種施工方法。

（1）排孔法。首先詳細設計地基基礎結構，然后進行后續(xù)的打孔施工，需要根據(jù)預先設定好的順序，確認每一個孔洞施工位置之后，保證后續(xù)施工的順利進行，但是要保證孔洞的設計密度不能過大，否則會造成后續(xù)的打孔工作無法順利開展。

（2）跳打法。打孔施工沒有特定的打孔順序，在相間隔的位置隨機進行打孔處理即可，通過這種施工方法可以保證振沖效果更加明顯，但是會出現(xiàn)漏打的現(xiàn)象。

（3）帷幕法。首先按照由外到里的順序進行打孔施工，然后匯集到中心區(qū)域，該施工方式的優(yōu)點在于可以降低打孔工作對周圍孔洞所產(chǎn)生的影響，在一些大型的技術工程施工中的應用非常廣泛[3]。結合此次港口工程建設施工狀況，在此次施工過程中采取排孔法施工比較合適。

3.3 振沖成孔施工

在該施工過程中為了有效保證成孔工作質(zhì)量，振沖設備在工作過程中需要保證垂直向下工作，注意保證設備處于水平位置，并且不會出現(xiàn)明顯的偏移現(xiàn)象。在工程施工中，為了有效預防噴嘴出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，必須保證噴嘴始終處于流水狀態(tài)，提高成孔工作的質(zhì)量。

3.4 振沖填料密實處理

在填筑施工過程中需要先將振沖器設備向上移動0.5m，再從孔洞的周圍向下進行填料施工。與此同時，需要有效保證振沖器設備始終處于正常的工作狀態(tài)，保證地基結構的下半部分更加緊密和穩(wěn)定。在該施工過程中，由于振動的影響會使地面標高產(chǎn)生一定的偏移現(xiàn)象，造成地面部分出現(xiàn)凹凸不平等的問題，為了有效解決這一問題，在施工完成之后，需要使用鏟車對地面進行充分平整處理，避免對整個工程施工質(zhì)量產(chǎn)生不良影響

3.5 實驗檢驗工作

根據(jù)此次港口工程施工設計方案，可以看出在工程施工過程中，需要有效測試基礎結構部分的承載能力，在實際測試工作中需要在7個工作日內(nèi)，根據(jù)專業(yè)工作人員對基礎部分的穩(wěn)定情況進行測試和分析，在試驗工作過程中具體的要求如下。

第一，需要保證負荷施加壓力值達到相關施工標準，最大負壓值需要達到標準壓力的2倍，同時將基礎承載壓力設置為300kN/m2，在壓力遞增過程中需要根據(jù)最大負荷量的20%加以開展。

第二，荷載量的增加需要循序漸進地進行，地基的下沉速率需要控制在0.25mm/h以下，加載試驗區(qū)域的最小橫向?qū)挾刃枰^1.0m以上。在具體工作過程中，如果所施加的設計壓力值超過1.5倍基礎荷載，則地基結構的下沉量需小于25mm，或需形成超過20000kN/m3的反力模量[4]。在整個工程施工過程中，通過應用振沖砂施工技術，工程的施工質(zhì)量和穩(wěn)定性相對較高，并且通過計算相關工作的標準參數(shù)，核查得出此時地基結構的承載力符合港口工程的施工標準，滿足工程整體的設計要求。

4 振沖砂施工質(zhì)量控制措施

在應用振沖砂施工技術的過程中，必須嚴格把控用水量，用水量的多少直接關系到振沖砂施工技術的使用質(zhì)量。合理的水量能夠確保地基中的砂土在振動下有效液化。針對不同的地質(zhì)條件，在施工過程中也會存在一定的施工差異性。如果地質(zhì)條件以粉細砂材料為主，在工程施工過程中需要充分注意，由于施工過程中孔洞內(nèi)部會存在傳力介質(zhì)，會使得整個地基結構的密實效果更加明顯。如果地質(zhì)條件中主要是以粗砂材料為主，則產(chǎn)生位移的振沖器設備會造成孔壁出現(xiàn)嚴重坍塌，此時不需要進行材料調(diào)和就可以保證地基結構變得更加密實。如果地質(zhì)條件中分布比較厚的干燥砂石材料時，為了方便工程施工可以先展開補水施工，讓砂土處于一種相對飽和的狀態(tài)，在完成振沖施工作業(yè)之后，會出現(xiàn)地下淺層位置的土壤承載力未達到施工標準要求的問題，為了有效解決這一問題，可以選擇表面壓實施工方法。該施工方法不能超過標準的貫擊參數(shù)，需要根據(jù)測試實驗工作結果來進行控制，確保單個孔洞的擊打量超過15次以上。

5 結束語

港口工程作為國家貿(mào)易發(fā)展的重要中轉(zhuǎn)站，其工程建設效果直接影響整個國家的經(jīng)濟發(fā)展速度和港口貿(mào)易的發(fā)展層次。因此，在港口工程建設施工過程中，需要對更多先進的施工技術加以合理應用，尤其要重視振沖砂施工技術的使用控制要點，提高基礎工程施工的安全性和穩(wěn)定性。在振沖砂技術的應用過程中，需要控制好每一個施工環(huán)節(jié)，保證振沖砂施工技術的應用符合港口工程的建設要求和標準，推動港口工程建設施工不斷朝著更高的目標和方向發(fā)展。