谈强夯置换在已有水工构筑物条件下的应用

杜 亚 生

(山西机械化建设集团公司，山西 太原 030009)

谈强夯置换在已有水工构筑物条件下的应用

杜 亚 生

(山西机械化建设集团公司，山西 太原 030009)

对强夯置换法作了简单介绍，结合工程实例，探讨了强夯置换法在邻近既有水工构筑物条件下的施工技术，重点对试夯方案的编制及具体安排进行了讨论，提出了施工质量控制要点，实践证明强夯置换法在已有构筑物条件下的施工是可行的。

强夯置换法，夯点，布置，施工

1 强夯置换法简介

强夯置换法作为强夯处理地基施工手段的延伸，是在20世纪80年代为处理饱和粉土、粉质粘土、淤泥质土等这些对普通强夯法处理效果不佳的地基土，通过在场地内铺设块石土，碎石，砂及其他高强度透水性较好的粗颗粒材料垫层，在夯击中不断向夯坑内续填料，土体竖向上成墩体置换，水平向形成整体层式换填的人工地基土。它集垫层作用，混合土作用，挤密作用，振密作用，透水桩的排水作用于一身，拓展了强夯的应用范围。

强夯置换法处理地基在工期、质量、成本、造价、经济效益等方面的优势已越来越被大家认可，并常常作为饱和粘性土、软土地基处理方法的首选，但因强夯在施工中所引起的振动和侧向挤压可能会对邻近建筑物产生不利影响，而受到一定影响。本文通过工程实例介绍强夯置换在已有水工构筑物条件下的应用，从而为类似工程提供一些经验参考。

2 工程概况

大连某泊位码头为新近填海造地区，场地土层自上而下分别为淤泥、淤泥质(粉质)粘土、粉细砂、碎石、粉质粘土和风化岩，淤泥层厚度2 m～2.5 m，部分区域达3.5 m，其上回填开山碎石，厚度在10.0 m左右，时间短，因填料成分杂乱而回填层疏松，复杂。

根据设计要求，港机基础采用沉箱基础，其他采用强夯法处理地基，处理面积为50万m2。根据业主安排，该场地整体采用流水作业，回填施工→沉箱施工→强夯施工，不断向前推进，以满足总工期要求。针对该工程特点，沉箱对振动比较敏感，对地基的稳定性要求较高。强夯区与沉箱的衔接区处理是本工程的难点，经组织相关专家进行方案论证，确定采用强夯置换法进行强夯与沉箱衔接区的处理，我公司据此制定了详尽的强夯置换试夯施工方案和监控措施，以便指导大面积强夯作业。

3 试夯方案

3.1 试夯方案编制的原则

1)保证沉箱在规范允许的变形范围内，对场地土进行处理。2)强夯处理的最终效果尽量趋于相近，以保证场地后期残余变形较小。

3.2 试夯方案具体安排

1)试夯平面布置。在垂直于沉箱外壁6.00 m选取13.3 m×37.3 m约500 m2的场地作为试夯区。2)试夯能级选择。为保证沉箱安全，首先在沉箱周边预留出6.00 m范围，不进行夯击，作为强夯振动和侧挤压的缓冲区。在距沉箱6.00 m处开始，第一、二排采用2 000 kN·m，第三、四排采用3 000 kN·m，其后采用4 000 kN·m。3)夯锤的选择。置换区夯锤选用我公司的专利型产品，特异型锥形铸钢锤，底面积1.3 m2，锤重200 kN，锤底静接地压力为150 kPa，以追求较大的冲击能量，在夯击中产生的巨大压缩波将夯坑填料不断向深层传递，形成置换墩。同时，已有的工程经验表明，小直径夯锤产生的振动影响远远低于大直径夯锤，仅为普通夯锤的26%。4)夯点布置。因置换夯锤底面积为1.3 m2，夯点间距采用3.0 m×3.0 m正方形布点，提高置换率，使夯间土层有较好的挤密效率。5)夯击顺序和击数控制。夯击顺序采用依次施工。控制最后两击每击夯沉量不大于5 cm的单指标法进行施工，尽量解决因强夯能级差异造成墩体长短不一的问题，减小整个场地的后期残余变形。6)施工中填料控制。根据以往经验，强夯置换成墩过程中，头几次夯击过程情况较为复杂，常见夯坑尺寸与锤底基本一致，当夯坑深度达到1.5 m以上时，夯坑边界条件剧烈变化，此时夯击在土中产生冲剪破坏形式，夯点下置换体才形成柱状形态，随后，夯实置换体与周围土体边界面形成了两种不同介质的分界面，继续夯击，分界面主要向下发展，桩长增加。所以只有在夯坑深度达到不小于1.5 m深度时，再填入石料，再继续夯击，这样置换墩体才能形成一定强度并成为一个整体，以后继续夯击产生的振动压缩波自桩顶向下传播，使置换桩体进一步密实，侧向的横波穿过分界面向外扩张挤密桩间土层。在对成桩起控制作用的压缩波的作用下，桩体向下发展，最终形成高强度低压缩有足够长度的强夯置换碎石墩。因此，填料要求在夯坑深度大于1.5 m时，分次进行，填料采用级配良好，最大粒径不超过200 mm的碎石料。7)试夯施工中监控。在施工过程中，要求指派专人架设经纬仪对每块沉箱进行全程观测，施工期每隔1 h进行监测一次，并绘制沉箱位移曲线，密切注意沉箱的侧向位移，做到早发现，早报告，早处理。8)试夯平面位置及试夯区施工技术参数，见图1，表1。

表1 试夯区施工技术参数表

施工遍数强夯能级kN·m锤重kN落距m布点形式施工方法击/点控制要求第一遍第一排200020010第二排200020010第三排300020015四排后4000200203m×3m正方形依次施工由最后两击夯沉量确定δ≤5cmδ≤5cmδ≤5cmδ≤5cm第二遍150015010夯印相切依次施工4不做要求

4 主要施工工艺及施工步骤

4.1 主要工艺流程

试夯施工工艺流程：整平场地→测量夯前标高→施工放线→夯机就位→夯点施工→整平→测量标高→满夯→夯后整平→测量夯后标高→检测→竣工验收。

4.2 主要施工步骤

1)夯机就位，先夯击距离沉箱最近的夯点，然后逐渐远离沉箱。2)夯击形成不小于1.5 m深度的夯坑后，用装载机往坑内回填碎石并整平，继续原点夯击。3)重复1)，2)达到控制要求后完成本夯点施工。4)进行下一夯点施工。5)点夯的同时进行沉箱振动位移观测。6)点夯完成后，进行满夯施工。7)满夯完成后整平，测量夯后标高。

5 施工质量控制关键点

1)严格按设计的夯击能进行施工；2)沉箱的侧向监控要全过程观测；3)每次夯击时夯坑深度控制不小于1.5 m；4)夯坑填料应为经过筛选的颗粒级配良好，最大料径不超过200 mm的碎石料；5)夯击数控制，最后两击每次夯沉量都不大于5 cm。

6 实施效果

该场地通过该方法施工，实测沉箱的侧向位移仅2 mm～6 mm，满足规范要求。

本次强夯置换点夯击数平均在20击以上，夯坑累积深度平均达到4 m以上，通过第三方采用动力触探和静载试验，确定4 000 kN·m强夯置换有效加固深度达到11.5 m，2 000 kN·m和3 000 kN·m强夯置换有效加固深度达到8.0 m以上，地基承载力特征值大于180 kPa，回弹模量大于60 kPa，达到本次设计要求。

7 结语

强夯置换法在已有构筑物条件下的施工是可行的，但如何有效降低施工引起的振动和侧向挤压对邻近建筑物产生的不利影响，需要工程技术人员根据场地整体施工环境，地质结构，土质条件，邻近建筑物的特点认真分析，精心选取强夯置换的能级、锤形、夯击标准等施工参数，在施工时加强监控，才能顺利实施，本文阐述的施工技术可作为相似工程的参考。

[1] 林宗元.岩土工程治理手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[2] JTJ 79-2012，建筑地基处理技术规范[S].

[3] GB 500226-93，工程测量规范[S].

[4] GB 50292-1999，民用建筑可靠性鉴定标准[S].

Discussion on the application of dynamic replacement method in existing hydraulic structure

DU Ya-sheng

(Shanxi Mechanization Construction Group Co., Ltd, Taiyuan 030009, China)

With an introduction on dynamic replacement method, combining with engineering examples, the paper explores the dynamic replacement technology under neighborhood hydraulic structure conditions, discuses the compaction testing scheme and specific arrangement, and puts forward construction quality control points. Practice proves that: dynamic replacement method is feasible under existing structure conditions.

dynamic replacement method, compacting spots, distribution, construction

1009-6825(2014)31-0089-02

2014-08-18

杜亚生(1968- )，男，工程师

TU472.31

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