強(qiáng)夯法在某河港碼頭后方陸域地基處理的應(yīng)用

任曉亮

(廣東省航運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510050)

0 引言

強(qiáng)夯法在國際上稱為動(dòng)力壓實(shí)法或動(dòng)力固結(jié)法，其方案是反復(fù)將夯錘提到高處，使其自由落下，給地基以沖擊和振動(dòng)能量，將地基土夯實(shí)，從而提高地基的承載力，降低其壓縮性，改善地基土性能[1-4]。強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、素填土、雜填土等地基。此種地基處理方法不僅能較大幅度地降低工程造價(jià)，縮短施工周期，而且加固效果顯著?；谝陨戏N種優(yōu)點(diǎn)，使其在各類工程中有廣泛的應(yīng)用。

強(qiáng)夯法施工時(shí)涉及的主要參數(shù)包括夯擊次數(shù)、夯擊遍數(shù)、遍數(shù)間隔時(shí)間、夯擊點(diǎn)布置、有效加固深度、夯擊能等[5]。以韶關(guān)市某河港碼頭后方陸域地基處理為例，對(duì)該工程場(chǎng)地的地基土進(jìn)行了強(qiáng)夯試驗(yàn)，通過對(duì)強(qiáng)夯過程的孔隙水壓力監(jiān)測(cè)以及強(qiáng)夯后的重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)、平板載荷試驗(yàn)的分析[6]，發(fā)現(xiàn)該設(shè)計(jì)方案可行，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求，為今后強(qiáng)夯法在類似工程中的實(shí)際應(yīng)用提供借鑒和參考依據(jù)。

1 工程概況

該工程建設(shè)8個(gè)1 000噸級(jí)多用途泊位，貨種以集裝箱、件雜貨為主。設(shè)計(jì)吞吐量為件雜貨120萬噸、集裝箱20萬TEU。碼頭前沿岸線長度為615.86 m，陸域縱深為76～400 m。港區(qū)陸域總占地面積為230 800 m2。地基處理主要為碼頭后方堆場(chǎng)區(qū)及輔建區(qū)范圍，根據(jù)地形情況，場(chǎng)地需進(jìn)行挖高填低整平處理。地勢(shì)較高區(qū)域開挖后地基良好，地勢(shì)低洼區(qū)域回填土較為松散，觸變性較強(qiáng)，不能滿足地基承載力和沉降要求。該項(xiàng)目回填的松散填土考慮通過強(qiáng)夯處理，滿足地基承載力和沉降要求。

2 強(qiáng)夯方案

2.1 地質(zhì)條件

該工程場(chǎng)地需要處理的地基土為人工填土(素填土、雜填土)、軟土(淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土)、風(fēng)化巖及其殘積土。

填土：經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與鉆孔揭示均發(fā)現(xiàn)填土層中成分較復(fù)雜，填料無規(guī)律分布。現(xiàn)場(chǎng)地表填土也顯示素填土與雜填土無規(guī)律分布，填土層中的硬物對(duì)地基處理和基礎(chǔ)施工存在一定的影響。

軟土：場(chǎng)地內(nèi)軟土主要分布于水(魚)塘底部表層，厚度在0.20～0.80 m。地基處理時(shí)可通過淺層換填處理。

風(fēng)化巖：為全風(fēng)化粉砂巖、強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖，埋深較大。

2.2 設(shè)計(jì)方案

1)場(chǎng)地使用荷載為80 kPa。

2)場(chǎng)地加固要求：①交工面表層土不小于95%；②堆場(chǎng)結(jié)構(gòu)層下的地基承載力不小于120 kPa。

陸域場(chǎng)地總體上原狀土層性質(zhì)較好，根據(jù)地形情況，場(chǎng)地需進(jìn)行挖高填低整平處理。地勢(shì)較高區(qū)域開挖后地基良好，場(chǎng)地低洼區(qū)域回填的松散填土，觸變性較強(qiáng)，不能滿足地基承載力和沉降要求，需要進(jìn)行強(qiáng)夯處理。

根據(jù)場(chǎng)地地形圖，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況，填方區(qū)回填土基本在5 m以內(nèi)。采用兩遍普夯，每遍每點(diǎn)2擊，夯點(diǎn)間距按1/4錘印搭接，普夯結(jié)束后采用激振力不小于400 kN壓路機(jī)進(jìn)行振動(dòng)碾壓，要求碾壓直至無輪跡并滿足地基壓實(shí)度要求。

3 現(xiàn)場(chǎng)試夯

3.1 試夯方案

在點(diǎn)夯區(qū)選取20 m×20 m的試夯區(qū)，按照設(shè)計(jì)參數(shù)完成試夯施工，并進(jìn)行夯前夯后相關(guān)試驗(yàn)檢測(cè)。試夯布點(diǎn)間距為4.0 m，試夯初始夯擊能選用設(shè)計(jì)夯擊能1 500 kJ。試夯布置圖如圖1所示。

圖1 試夯布置圖

3.2 監(jiān)測(cè)、檢測(cè)相關(guān)要求

根據(jù)工程場(chǎng)地的實(shí)際情況，對(duì)試夯過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，試夯后的結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)，其監(jiān)測(cè)、檢測(cè)要求如表1所示。

表1 監(jiān)測(cè)、檢測(cè)要求

3.3 試夯過程分析

第一遍試夯夯點(diǎn)19、26、27、32、33在夯沉量突然變大前的累計(jì)夯沉量平均為157.5 cm，收斂時(shí)最后兩擊總均夯沉量為8.2 cm。以上各夯點(diǎn)在夯實(shí)過程中出現(xiàn)夯沉量收斂但未達(dá)到設(shè)計(jì)收錘標(biāo)準(zhǔn)(最后兩擊平均夯沉量不大于5cm)，繼續(xù)夯實(shí)時(shí)夯沉量變大的情況，表明繼續(xù)夯實(shí)有可能夯擊擊穿某一土層或交界面，后續(xù)夯擊會(huì)破壞較深土層，不利于地基處理施工。為此，點(diǎn)夯參數(shù)確定為：夯擊能1 500 kJ，現(xiàn)場(chǎng)收錘采用總夯沉量和最后兩擊平均夯沉量雙控。雙控標(biāo)準(zhǔn)為：現(xiàn)場(chǎng)夯沉量小于160 cm時(shí)，以最后兩擊平均夯沉量小于5 cm控制收錘；若總夯沉量大于160 cm，則以最后兩擊平均夯沉量小于10 cm進(jìn)行收錘。

3.4 試夯監(jiān)測(cè)、檢測(cè)結(jié)果

1)孔隙水壓力監(jiān)測(cè)。試夯區(qū)布設(shè)2組孔隙水壓力測(cè)試設(shè)備，每組3個(gè)孔壓計(jì)，布設(shè)深度分別為當(dāng)前回填標(biāo)高以下3 m、4 m、5 m處。圖2和圖3分別是A點(diǎn)和B點(diǎn)強(qiáng)夯前后孔隙水壓力變化與時(shí)間之間的關(guān)系變化情況。表2是試夯區(qū)A點(diǎn)和B點(diǎn)強(qiáng)夯后孔隙水壓力消散率變化情況。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)可得第一遍強(qiáng)夯結(jié)束后經(jīng) 39 小時(shí)常年地下水位以下(當(dāng)前回填標(biāo)高以下 4 m、5 m)孔隙水壓力消散率達(dá)到 70%以上。

圖2 A點(diǎn)強(qiáng)夯前后孔隙水壓力變化與時(shí)間關(guān)系圖

圖3 B點(diǎn)強(qiáng)夯前后孔隙水壓力變化與時(shí)間關(guān)系圖

表2 試夯區(qū)強(qiáng)夯后孔隙水壓力消散率表

2)重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)。試夯區(qū)重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)在地基處理前后進(jìn)行，各選取3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，每個(gè)點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)為從地面往下6 m。各試驗(yàn)點(diǎn)每擊入10 cm 修正錘擊數(shù)，具體結(jié)果如圖4—6所示。表3是試夯區(qū)強(qiáng)夯前后的推定承載力特征值對(duì)比情況。

圖4 1#點(diǎn)位強(qiáng)夯前后錘擊數(shù)對(duì)比(左側(cè)強(qiáng)夯前，右側(cè)為強(qiáng)夯后)

圖5 2#點(diǎn)位強(qiáng)夯前后錘擊數(shù)對(duì)比(左側(cè)強(qiáng)夯前，右側(cè)為強(qiáng)夯后)

圖6 3#點(diǎn)位強(qiáng)夯前后錘擊數(shù)對(duì)比(左側(cè)強(qiáng)夯前，右側(cè)為強(qiáng)夯后)

表3 試夯區(qū)強(qiáng)夯前后的推定承載力特征值對(duì)比表

重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)結(jié)果表明，強(qiáng)夯影響深度能達(dá)到6 m左右，處理深度能夠滿足要求，強(qiáng)夯后的推定承載力特征值有較大的提高。

3)平板載荷試驗(yàn)。在試夯區(qū)進(jìn)行了1個(gè)點(diǎn)的平板載荷破壞性試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)要求的地基承載力大于120 kPa，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)規(guī)范》DJB/T 15-60-2019 第 8.3.6 條第 2 款規(guī)定[7]，地基極限承載力取360 kPa，地基承載力特征值可取極限承載力的一半所對(duì)應(yīng)的荷載值，即承載力特征值為180 kPa，滿足地基承載力要求。

4 結(jié)論

1)現(xiàn)場(chǎng)試夯過程嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行試夯施工，整體施工過程質(zhì)量情況可控，滿足典型試驗(yàn)施工要求。最終試驗(yàn)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

2)強(qiáng)夯時(shí)注意對(duì)收錘標(biāo)準(zhǔn)的確定，防止夯擊擊穿某一土層或交界面，破壞較深土層，不利于地基處理施工。該工程點(diǎn)夯施工參數(shù)采用總夯沉量和最后兩擊平均夯沉量雙控。雙控標(biāo)準(zhǔn)為：現(xiàn)場(chǎng)夯沉量小于160 cm時(shí)，以最后兩擊平均夯沉量小于5 cm控制收錘；若總夯沉量大于160 cm，則以最后兩擊平均夯沉量小于10 cm進(jìn)行收錘。

3)通過孔隙水壓力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析可知，第一遍強(qiáng)夯結(jié)束后經(jīng) 39 小時(shí)常年地下水位以下孔隙水壓力消散率達(dá)到70%以上，可以進(jìn)行第二遍強(qiáng)夯。

4)重型圓錐觸探試驗(yàn)結(jié)果表明，強(qiáng)夯影響深度能達(dá)到6 m左右，處理深度能夠滿足要求。

5)現(xiàn)場(chǎng)試夯區(qū)地基處理后的地基極限承載力為 360 kPa，承載力特征值為 180 kPa，地基承載力特征值滿足設(shè)計(jì)要求。