沿海吹填場地超高能級強(qiáng)夯置換處理技術(shù)

馮 大 偉

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

0 引言

近年來，隨著工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，沿海造地不斷出現(xiàn)，尤其是儲備罐地基處理項(xiàng)目，為了便于航運(yùn)，許多項(xiàng)目選址在這些地方，以保護(hù)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(qiáng)夯置換已經(jīng)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(shè)中無論是預(yù)制樁、灌注樁，大多僅用于單體獨(dú)立基礎(chǔ)，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(chǔ)。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(fù)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(shí)踐總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，終于摸索出一套處理此類地基的方法，即超高能級強(qiáng)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(xì)～中細(xì)砂、粉土為主。

吹填土下部為淤泥質(zhì)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(jù)填海處理深度的不同，該項(xiàng)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(qiáng)夯置換處理施工工藝中，將常用的普通強(qiáng)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(qiáng)夯置換，這樣就解決了普通強(qiáng)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(qiáng)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(shù)要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→場地平整→點(diǎn)夯原點(diǎn)預(yù)夯→第1遍點(diǎn)夯施工、過程填料→平整場地→第2遍點(diǎn)夯原點(diǎn)預(yù)夯→第2遍點(diǎn)夯施工、過程填料→第3遍點(diǎn)夯施工、過程填料→滿夯施工→檢測驗(yàn)收。

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1施工現(xiàn)場準(zhǔn)備

施工現(xiàn)場準(zhǔn)備主要包括：施工現(xiàn)場踏勘，對甲方、設(shè)計(jì)單位提供的圖紙、標(biāo)準(zhǔn)、測點(diǎn)等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)地檢測并在現(xiàn)場建立施工測量控制網(wǎng)。

1)施工測量遵循“從整體至局部，先控制后細(xì)部”的原則，在開工前全面熟悉設(shè)計(jì)文件。根據(jù)施工圖紙和現(xiàn)場布設(shè)的坐標(biāo)控制網(wǎng)測放出夯點(diǎn)的主控制點(diǎn)位置，然后細(xì)部用鋼卷尺測放出其他夯點(diǎn)。

2)在每一遍夯擊前應(yīng)對夯點(diǎn)放線進(jìn)行復(fù)核，如施工中發(fā)現(xiàn)夯錘偏離夯坑中心超過規(guī)范和設(shè)計(jì)的要求時(shí)，應(yīng)立即調(diào)整對中。

3)夯錘就位時(shí)，夯錘中心和測放的夯點(diǎn)要重合，必要時(shí)以夯點(diǎn)為中心畫石灰圈，提高夯錘就位準(zhǔn)確度。

4)對測量人員進(jìn)行培訓(xùn)交底，要求熟悉測量設(shè)備與工具，并按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行測量儀器設(shè)備的常規(guī)檢驗(yàn)和校正。

3.2.2高能級強(qiáng)夯夯擊能(落距)控制

根據(jù)工程所需的夯擊能和確定的錘重，相應(yīng)的錘的落距即可確定，開工前，應(yīng)檢查夯錘的質(zhì)量和落距，施工過程中，落距應(yīng)通過鋼絲繩鎖定控制，并在龍門架上做出落距標(biāo)志。

在技術(shù)交底中，應(yīng)由技術(shù)員按照能級要求，針對不同質(zhì)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(shè)計(jì)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(nèi)。

3.2.3強(qiáng)夯夯擊次數(shù)

夯擊次數(shù)應(yīng)通過試夯來確定，且應(yīng)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(diǎn)形式

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

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

3.2.5高能級強(qiáng)夯落距控制

根據(jù)工程所需的夯擊能和確定的錘重，相應(yīng)的錘的落距即可確定，開工前，應(yīng)檢查夯錘的質(zhì)量和落距，施工過程中，落距應(yīng)通過鋼絲繩鎖定控制，并在龍門架上做出落距標(biāo)志。

3.3 施工過程關(guān)鍵控制

3.3.1主夯點(diǎn)原點(diǎn)預(yù)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(jìn)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(jī)側(cè)翻。

針對這種情況，我們采取原夯點(diǎn)預(yù)夯，能級逐漸提升的處理方法，夯機(jī)就位后，進(jìn)行5 000 kN·m和8 000 kN·m強(qiáng)夯，先進(jìn)行5 000 kN·m強(qiáng)夯，在夯擊過程中會出現(xiàn)夯坑出水、夯坑過深、吸錘等情況，這時(shí)就要做到隨時(shí)進(jìn)行填料，為了施工安全，嚴(yán)厲禁止在夯坑中有積水的情況下繼續(xù)強(qiáng)夯作業(yè)，一旦夯坑中出現(xiàn)積水，應(yīng)立即進(jìn)行夯坑回填，此時(shí)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(nèi)，由于能級較高，太小的粒徑無法承受如此大的沖擊，當(dāng)夯錘不再出現(xiàn)明顯下降，此時(shí)的錘擊數(shù)通常為4擊～6擊左右。

達(dá)到一定承載力后，將夯坑填平，在此夯點(diǎn)位置上進(jìn)行8 000 kN·m強(qiáng)夯，錘擊數(shù)通常為4擊～6擊，在夯擊過程中同樣會出現(xiàn)上述情況，同樣得做到隨時(shí)填料，由于場地原因，在整個(gè)施工過程中要時(shí)刻注意夯機(jī)是否傾斜，做到安全第一。當(dāng)達(dá)到一定的承載力后，才可進(jìn)行下一個(gè)能級的強(qiáng)夯。

3.3.2主夯點(diǎn)施工控制

當(dāng)預(yù)夯結(jié)束后，便可進(jìn)行超高能級主夯點(diǎn)的施工，在夯擊過程中前2擊，3擊夯坑還可能會出現(xiàn)透水、錘偏情況，這時(shí)要及時(shí)填料，此時(shí)的填料可是少量局部回填，如錘偏現(xiàn)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(shù)的增加，夯坑趨于穩(wěn)定，透水現(xiàn)象不再出現(xiàn)，此時(shí)夯坑達(dá)到3 m左右再進(jìn)行填料，但必須達(dá)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(shù)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(gè)硬殼，填料次數(shù)不小于3次，停夯標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊平均沉降量不大于15 cm。施工過程中，如發(fā)現(xiàn)夯坑底歪斜較大,需及時(shí)用碎石將坑底墊平后方可繼續(xù)施工；夯錘氣孔應(yīng)保持暢通,如遇堵塞,應(yīng)立即清除。試夯區(qū)夯后檢測其轉(zhuǎn)換深度為7 m，影響深度為15 m。15 000 kN·m強(qiáng)夯夯點(diǎn)見圖1。

從圖1可以看出：

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

2)滿夯：點(diǎn)夯施工完畢后，先將場地整平，然后對地基進(jìn)行滿夯，滿夯夯擊能為2 000 kN·m,滿夯3遍，夯點(diǎn)錘印疊加1/3，每點(diǎn)夯擊次數(shù)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(jié)束后，將場地內(nèi)擠出、隆起的淤泥清除干凈，這樣有利于施工質(zhì)量和下一道工序的進(jìn)行。

3.4 夯后檢測

超高能級強(qiáng)夯置換處理場地后，檢測應(yīng)在地基處理后2周～4周后進(jìn)行。

地基檢測項(xiàng)目：地面夯后沉降量測量、鉆探取樣、土工試驗(yàn)、重型動力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，地基靜載荷試驗(yàn)。

經(jīng)強(qiáng)夯試驗(yàn)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(qiáng)夯施工前在吹填沙場地回填2 m厚的碎石，以確保夯機(jī)正常施工。

2)夯坑回填選用符合設(shè)計(jì)要求級配的石料，使其可以達(dá)到地基承載力要求。

4 質(zhì)量控制措施

4.1 高能級強(qiáng)夯夯擊次數(shù)

夯擊次數(shù)應(yīng)通過試夯來確定，且應(yīng)滿足最后兩擊平均夯沉量不宜大于150 mm。

4.2 夯點(diǎn)間距及布點(diǎn)形式

超高能級為15 000 kN·m時(shí)，強(qiáng)夯前進(jìn)行點(diǎn)夯原點(diǎn)預(yù)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(shè)備的行走和施工要求。

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

4.3 強(qiáng)夯落距的控制

根據(jù)工程所需的夯擊能和確定的錘重，相應(yīng)的錘的落距即可確定，開工前，應(yīng)檢查夯錘的質(zhì)量和落距，施工過程中，落距應(yīng)通過鋼絲繩鎖定控制，并在龍門架上做出落距標(biāo)志。

4.4 其他技術(shù)質(zhì)量措施

1)現(xiàn)場的控制樁要樹立明顯標(biāo)志加以保護(hù),并定期進(jìn)行復(fù)核檢查。

2)測放的夯點(diǎn)位置,應(yīng)用明顯的標(biāo)志標(biāo)出夯位中心點(diǎn)。

3)落距確定后,鎖定控制落距鋼絲繩,并在龍門架上標(biāo)出落距標(biāo)志。

4)夯錘氣孔保持暢通,如遇堵塞,應(yīng)隨時(shí)將塞土清除。

5)如施工中發(fā)現(xiàn)錘偏離坑中心,應(yīng)立即調(diào)整對中,夯擊后如發(fā)現(xiàn)坑底歪斜較大,需及時(shí)用土將坑底墊平后,方可繼續(xù)夯擊。

6)認(rèn)真做好施工記錄,對每擊的沉降量都應(yīng)進(jìn)行沉降觀測和記載,并掌握好停錘標(biāo)準(zhǔn)。

7)異?，F(xiàn)象,對夯沉量異常、夯錘反彈、地表隆起過大、拔錘困難、要加強(qiáng)監(jiān)測,如實(shí)記錄,并及時(shí)報(bào)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(shí),每遍夯前和夯后都應(yīng)用10 m×10 m方格網(wǎng)對場地夯沉量進(jìn)行測量。

5 結(jié)語

進(jìn)行超高能級強(qiáng)夯置換處理，可以擠密土層，通過填料形成強(qiáng)夯壓密柱從而提高地基整體承載力，并以夯點(diǎn)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(jié)，提高地基土的承載力。

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