重力式碼頭厚基床重錘夯實(shí)分層厚度探討

李芙蓉 張建鑫

摘 要：重力式碼頭拋石基床厚度越來(lái)越大，采用傳統(tǒng)的重錘夯實(shí)工藝每層夯實(shí)后的厚度不宜大于2m。通過(guò)增加錘重，加大夯錘落距的方法增大夯錘夯擊能，計(jì)算夯錘有效夯擊能，將重錘夯實(shí)基床分層厚度從傳統(tǒng)的2m/層提高到3m/層。馬村港區(qū)三期散雜貨碼頭工程拋石基床的夯實(shí)施工結(jié)果表明，通過(guò)增加錘重，加大夯錘落距增加夯錘夯擊能的重錘夯實(shí)工藝效果較好，平均夯沉率達(dá)到了14.62%，施工效率明顯提高，節(jié)省了工期，降低了工程造價(jià)，可為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：重力式碼頭 厚基床 重錘夯實(shí)法 分層厚度

1.引言

重力式碼頭拋石基床夯實(shí)工藝一般為重錘夯實(shí)法和爆夯法，爆夯法工效高，施工速度快，但是對(duì)周邊環(huán)境會(huì)產(chǎn)生明顯的地震效應(yīng)，因此爆夯法受周邊環(huán)境的制約。重錘夯實(shí)法施工機(jī)動(dòng)靈活，對(duì)周邊環(huán)境影響小，施工干擾小。本工程左邊緊鄰華能電廠碼頭，右邊緊鄰新興港碼頭，不適合爆夯法。本工程基床厚度平均6m，基床底標(biāo)高-22.4m，基床頂標(biāo)高-16.4m。依據(jù)《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》的規(guī)定，采用重錘夯實(shí)法夯實(shí)基床，每層厚度宜大致相等，夯實(shí)后厚度不宜大于2m。對(duì)于本工程厚度為6米的基床，如果按照規(guī)范2m一層需分3層夯實(shí)，如果按照3m一層，則只要2層，夯實(shí)面積可以減少1/3，本文從基床夯實(shí)分層厚度的角度出發(fā)探討通過(guò)增大夯錘夯擊能從而增加基床夯實(shí)分層厚度的可行性。

2.夯錘估算

2.1夯擊能計(jì)算

本工程擬采用圓臺(tái)形夯錘，錘重12.42t，落距4m，夯錘直徑1.44m（扣除排氣孔后的夯錘底面積為1.625m2），不計(jì)浮力、阻力影響，夯擊能計(jì)算如下：

經(jīng)過(guò)計(jì)算，η=0.869，夯錘繞流阻力系數(shù)取1.2時(shí)，ε=191.9KJ/m2，考慮了浮力、阻力影響后，夯擊能損失達(dá)36%。夯錘繞流阻力系數(shù)取1.6時(shí)，ε=174.7KJ/ m2，考慮了浮力、阻力影響后，夯擊能損失達(dá)41.7%?？梢?jiàn)繞流阻力系數(shù)對(duì)夯錘有效夯擊能量的影響較大。

2.3有效加固深度估算

根據(jù)文獻(xiàn)[3]的工程實(shí)例，當(dāng)單位面積有效夯擊能為222KJ/m2時(shí)，有效加固深度可達(dá)4米。本工程夯錘為圓臺(tái)形，且有豎向排氣孔，繞流阻力系數(shù)可取小值，在繞流阻力系數(shù)取1.2時(shí)，有效夯擊能為191.5KJ/m2，足以對(duì)3米厚拋石基床進(jìn)行有效加固。

3.典型施工驗(yàn)證

本次典型施工選取里程為AK0+000～AK0+014為試夯段，長(zhǎng)度14m。試驗(yàn)段基床底標(biāo)高-22.4m，考慮夯沉量后的基床拋石平均厚度3.5m，基床頂寬19.6m。采用8m3抓斗船作為打夯船，配備12.42T夯錘，基床夯實(shí)按八夯次進(jìn)行施工，采用相鄰壓半夯的夯實(shí)方法，打夯遍數(shù)不少于兩遍（即初夯、復(fù)夯各一遍）?；埠粚?shí)過(guò)程中嚴(yán)格控制夯錘吊高，夯實(shí)邊線及范圍，不得漏夯。在試夯范圍內(nèi)選取八個(gè)斷面，每個(gè)斷面上1點(diǎn)/1m進(jìn)行夯沉觀測(cè)，求出平均值。觀測(cè)時(shí)對(duì)夯前和第八夯次后各測(cè)一次，分析夯沉量和夯沉率，并以不小于150KJ/ m2的夯擊能復(fù)打一夯次的平均沉降量不超過(guò)30mm為標(biāo)準(zhǔn)控制。

經(jīng)過(guò)測(cè)量計(jì)算試夯段平均夯沉率為14.62%，復(fù)夯測(cè)量的平均夯沉量為22.4mm，小于30mm，均滿足規(guī)范要求。

4.沉箱沉降量觀測(cè)

沉箱安裝及回填一段時(shí)間后，從2016年10月到2017年2月對(duì)沉箱沉降進(jìn)行了觀測(cè)，沉箱沉降總體較小，平均沉降量92mm，具體沉箱量見(jiàn)圖4。

5.結(jié)論

通過(guò)增加錘重，加大夯錘落距的方法增大夯錘夯擊能，將重錘夯實(shí)基床分層厚度從傳統(tǒng)的2m/層提高到3m/層是可行的。

采用12.4t夯錘，落距4米可滿足本工程拋石基床3m厚度夯實(shí)要求，實(shí)際施工中基床平均夯沉率為14.62%，復(fù)夯平均夯沉量22.4mm，均滿足規(guī)范要求，沉箱沉降量也不大。

適當(dāng)?shù)奶岣邟伿仓劐N夯實(shí)分層厚度，可有效提高施工效率，加快施工進(jìn)度，保證工期。

參考文獻(xiàn)：

[1]王德利，水下夯錘的沖擊能[J].水運(yùn)工程1985（01）.

[2]王德利，不同夯錘的水下夯實(shí)效果及夯錘阻力理論在水下夯實(shí)中的運(yùn)用探討[J].水運(yùn)工程1990（03）.

[3]童新春等，重力式碼頭拋石基床重錘夯實(shí)施工效率改進(jìn)研究[J].水運(yùn)工程2013（03）.

[4]葉峰等，重錘夯實(shí)拋石基床的有效加固深度試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué)2011（04）.

[5]謝立全等，水下拋石基床重錘夯實(shí)及夯錘工作性能數(shù)值分析[C].全國(guó)水工巖石力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議2010.

[6]中華人民共和國(guó)交通部JTS167-2-2009，重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范[S].北京：人民交通出版社.