碼頭堆場強夯處理的施工技術

李璇 中國港灣工程有限責任公司

1.工程概況

委內瑞拉項目C1為堆場區，C2為土建區。C1區表層砂土大部分處在松散或中密狀態，需要陸域回填達到設計標高，因此采用強夯施工處理表層回填砂土及松散砂土。C2區為池塘區，需進行排水清淤，回填土方至+6.5m后進行堆載預壓，兩個月后卸載至+4.0m開展強夯施工。其中C1區面積為18萬m2，C2區面積為3萬m2。

2.強夯施工

2.1 強夯試驗段

根據現場土質條件，選取代表性場地進行試夯。在試夯過程中，準確記錄試驗參數、每個夯點的夯擊次數、累計夯沉量。試夯結束后開展質量檢測，判斷強夯設計參數、施工方案能否滿足預期承載能力要求。依據累計沉降量，計算試夯區域場地的水平高程，為土方平衡計算提供參考數據。

根據施工安排和現場條件，選擇C1區30m×700m范圍作為試夯場地，C2區選取40m×25m試夯區域。本工程選用20t圓柱形夯錘，直徑為2.4m的底座，重錘對稱設置四個排氣孔，減小吸附力和空氣阻力，提高夯擊效果。以落距為15m、7.5m、5.0m、4.5m分別進行夯擊能為3.0×105kgf·m、1.5×105kgf·m、1.0×105kgf·m、0.9×105kgf·m的施工。

施工前需測量夯錘的落距，在施工過程中詳細記錄每次夯擊的沉降量，同時將孔隙水壓力消散計安放在起夯面以下4m處，記錄孔隙水壓力消散的時間，從而確定點夯的間隔時間。試夯結束后，在每塊試夯區做1次載荷板試驗和2次標準貫入試驗，檢驗地基加固效果。

根據現場試夯情況，點夯時的停錘標準按以下條件確定：

（1）夯坑的沉降量最大、夯坑周圍隆起最小為原則；

（2）最后兩擊的平均沉降量不大于5cm；

（3）夯坑周圍地面不發生過大隆起（不超過10cm）；

（4）不因夯坑過導致機械起錘困難。

2.2 確定強夯施工參數

本工程根據工程場地的土質情況、具體工程質量要求和試夯參數確定了施工主要設計參數，包括土壤有效加固深度、單位夯擊能、夯點平面布置、夯擊遍數等。

2.2.1 有效加固深度

土壤有效加固深度既能反應強夯的加固效果，又可以作為選擇地基處理方法的依據，還可以用來判斷土壤是否完成了固結沉降。當強夯有效處理深度大于地勘報告中的軟土層厚度時，一般可以認為完成了土壤主固結沉降。根據美標FHWASA-95-037 Dynamic Compaction規范要求，一般按下列公式計算：

式中：D— 有效加固深度（m）；W— 夯錘重（kN）；H為落距（m）；n— 與土的性質和夯擊能等有關的系數，變化范圍0.3～0.8。由于本項目強夯區域表層為回填的顆粒狀粘土，所以選取n=0.5，D=6.1m 。

2.2.2 單擊夯擊能

錘重M（kN）與落距h（m）是影響夯擊能和加固深度的主要因素，設計中按單點夯擊能考慮。

式中：E— 單擊夯擊能（kgf·m）。W— 夯錘重（kN）；h為落距（m）；

C1區夯擊能E=150kgf·m，C2區夯擊能300 kgf·m 。

2.2.3 夯點平面布置

考慮到夯后地基需要均勻布置，在本工程大面積的強夯處理過程中，按正方形布置夯擊點比較合理，這樣布置比較規整，也便于強夯施工。點夯時C1區夯點間距4.5m，C2區間距6m，滿夯時夯點彼此搭接采用1/4夯錘直徑。

2.2.4 夯擊遍數

根據土壤的性質、夯擊能量與有效加固深度確定夯擊遍數。試夯時夯擊數設計為7擊，但在C1區東側夯點的最后一擊沉降量大于5cm，故將夯擊數調整為9擊，夯擊遍數為三遍。

第一遍：點夯，正方形布置，點與點間距4.5m，單點夯擊9擊；

第二遍：點夯，正方形布置，間距依然為4.5m，點位不與第一遍夯點重合，在中間穿插進行，單點夯擊9擊；

圖2 標準貫入試驗檢測要求

第三遍：滿夯，采用點與點彼此重合1/4夯錘直徑搭接圓心間距1.5m的方式，連續夯擊，單點夯擊1次，夯實堆場內表層松土。

3.強夯施工流程及功效分析

3.1 施工流程（見圖1）

圖1 強夯施工流程

3.2 功效分析

C1區點夯施工處理面積為4.5×4.5=20.25m2，普夯施工處理面積為1.5×1.5=2.25m2，點夯每個點夯擊9次，普夯遍數為1次，這樣完成一個20.25m2面積需進行兩遍點夯共18次、一遍普夯共20.25/2.25=9次。考慮到普夯落距4.5m較小，夯擊次數可按照點夯落距7.5m折算成6次?？紤]掛鉤時間、夯錘提升時間、下落時間、工人休息時間等因素，根據統計資料單塊面積內完成兩遍點夯和一遍普夯所占的時間比例大概為0.39:0.39:0.22。

目前單臺設備可以完成35點/臺班，完成面積為35×20.25=708.75m2，折算成綜合面積為708.75×0.39≈276.4m2，根據現有三臺夯機施工計算，每日可完成829m2。

同理，C2區點夯施工每個夯點處理面積為6×6=36m2，目前單臺設備可以完成20點/臺班，完成面積為20×36=720m2，折算成綜合完成面積為720×0.39≈280m2，根據現有三臺夯機施工計算，每日可完成842m2。

4.施工注意事項

4.1 土層穩定、固結

強夯施工前土層應達到自然固結或預壓固結狀態，有回填土的區域需先進行自然狀態下的堆載預壓，堆載的主要目的是讓土層逐漸穩定，固結區域屬于淤泥質土、淤泥和沖填土等飽和粘性土時，要埋設塑料排水帶或使用豎砂井排水。

4.2 開挖隔震溝

強夯施工對地面產生擠壓作用，在施工前對強夯周圍環境進行了分析，本工程在施工邊界設置了隔震溝，防止強夯施工震動和壓力破壞現有市政設施、建筑物基礎、地下管線。

4.3 定期記錄

將點夯的累計夯擊數和最后兩擊平均沉降量作為施工控制重點指標，保證強夯后堆場地基處理深度達到設計要求，同時土顆粒的密實度和土體的孔隙率也應達到密實要求。點夯后用推土機將夯坑填平，把柄測量場地的平均高程，計算堆場的夯沉量。施工結束后繪制夯點竣工圖，確定地基處理范圍和地基承載力。

4.4 施工技術問題

（1）施工中如發現歪錘時，用土料將坑底墊平后繼續施工；

（2）雨期施工，要防止雨水浸泡土壤，夯坑內有積水時應及時排出，并晾曬后方可施工；

（3）強夯面進行碾壓整平時，壓路機禁止開震碾壓。開震碾壓會使地面變硬，從而浪費前兩次夯擊，增加夯擊次數降低工作效率；

（4）每遍點夯結束后需要將夯過的區域整體挖松，切勿僅將夯坑填平，這樣會造成地基承載力分布不均勻，在進行下一次點夯施工時容易使夯機履帶下陷引起傾翻。

5.質量檢測

5.1 載荷板PLT試驗（地基承載力要求）

采用1.0m×1.0m載荷板，要求地基承載力不小于1.5kgf/cm2。根據使用荷載的級別，逐級施加靜力荷載，每級荷載的增量設計為預估地基承載力的1/10～1/20，根據荷載與沉降的關系曲線確定地基的承載能力，從而計算砂土的變形模量E0。

5.2 標準貫入SPT試驗（抗震要求）

本工程在C區布置標準貫入孔，檢測地基處理效果，標貫孔按照每10000m2布置1個點。C1、C2區鉆孔深度不小于12m，按間距1.5m進行標準貫入試驗。根據本工程設計標準，繪制標準貫入擊數隨深度變化曲線，滿足圖6試驗檢測要求。