强夯置换在港口陆域回填地基处理中的应用

牛 增 祥

(中国土木工程集团有限公司,北京 100038)

强夯置换在港口陆域回填地基处理中的应用

牛 增 祥

(中国土木工程集团有限公司,北京 100038)

介绍了在吉布提多哈雷多功能港口施工中应用强夯置换的方法对软土地基区的陆域回填进行地基处理的施工技术，重点阐述了强夯置换的工作原理、设备配备、工艺流程、施工组织、质量控制、注意事项等内容，以取得最佳的施工成果。

强夯置换，工艺流程，施工组织，质量控制

1 工程概况

吉布提多哈雷多功能港口一期工程主码头岸线长度1 200 m，码头后方堆场宽度770 m，主码头及175 m东侧工作船码头岸线，陆域回填总面积102万m2，其中采用强夯方法进行处理的面积为79.44万m2，在施工过程中，大约有2.05万m2的原土地基为淤泥混砂，深度3 m～6 m，正常的强夯方法达不到收锤标准，为保证地基处理的施工质量，提高生产效率，经多方的分析和论证，又通过多次试验，决定采用强夯置换的方法处理此部分地基。

2 强夯置换的工作原理及设计参数

2.1 工作原理

强夯置换是强夯用于加固饱和软粘土地基的方法。强夯置换法的加固机理是利用重锤从高处落下产生的势能将性能较好的块石材料强力挤入地基中，在软弱地基中形成相对单独的块石墩，墩与墩间土形成复合地基，从而提高地基承载力，减小沉降。在强夯置换施工过程中，原有土体结构因块石材料的挤入而被破坏，产生超孔隙水压力，从而导致原有土体强度降低，但因块石墩具有较好的透水性，土体中超孔隙水压力随着时间的增加而消散，土体结构强度得到恢复和提高。

2.2 各项参数的确定

在现场选取一个50 m×50 m的区域进行试夯试验确定强夯的各项参数，最终确定强夯参数如表1所示。

表1 强夯参数表

3 主要机具设备配备

主要机具设备配备表见表2。

4 施工操作要点

4.1 施工工艺流程

具体施工工艺流程见图1。

表2 主要机具设备配备表

4.2 施工准备

1)平面位置测量。用全站仪测出各能级区域各角点，建立施工控制网，并做好控制桩。2)场地平整。用推土机对已经回填完成的陆域表面进行平整，以保证夯机能安全行走及正常施工。3)高程测量。按10 m×10 m的方格网，测出强夯区域的夯前标高并计算出平均值。4)夯点定位。按照施工图及典型试验确定的夯点间距及平面布置，用全站仪进行夯点的测量放样，误差控制在±2 cm。

4.3 点夯施工

1)强夯机及夯锤就位。

夯点放样后，由施工员安排强夯机及夯锤就位，并量好夯锤落距。司机在施工员的指挥下将夯锤对准第1个夯点的中心，对点误差控制在±15 cm内。

2)测量夯锤锤顶高程。

用水准仪测出夯锤锤顶标高，并做好记录。

3)第1遍点夯。

司机在施工员的指挥下提升夯锤至要求的高度后，可根据现场情况采用自动或手动脱钩。夯锤落下后测出锤顶标高，做好记录并计算出第1击的夯沉量，然后按照第1击的施工方法重复进行点夯施工。

4)回填石料。

当夯沉量过深而发生起锤困难时停夯，停机、挪锤，用挖掘机、装载机、推土机配合向夯坑内回填石料至起夯标高，做好记录后在原位继续夯击，直到最后两击平均夯沉量不大于100 mm时，则完成了一个墩体的夯击。

5)测量夯沉量。

测量员计算出该夯点的最后两击平均夯沉量和累计夯沉量，填入记录表内。强夯机提锤移至下一夯点按第1点的施工方法依次进行施工。

6)点夯顺序。

点夯顺序按由内而外，隔行跳打的原则进行施工。

7)场地平整。

第1遍点夯结束后，用推土机将夯推平，平整度以夯机能安全行走为原则，施工时若出现隆起较大的情况，应及时将淤泥清出场地，保证夯机的正常行走。

8)测量夯沉量。

按10 m×10 m的方格网测出整平后的场地标高，并计算出平均值，同时计算出第1遍点夯后的平均夯沉量。

9)第2遍点夯。

第2遍点夯的夯点位置与第1遍夯点交错布置，其他施工工艺与第1遍点夯相同。

4.4 普夯

当按设计要求的点夯施工结束后，调整落距，对场地进行普夯，普夯为两遍，每点2击，锤印搭接1/3。普夯完毕后，将场地整平至设计高程，按10 m×10 m的方格网测出整平后的场地标高，并计算出平均值，达到要求后即可。

4.5 施工中采取的技术措施

1)夯锤底面采用圆形，并对称设置4个孔径为300 mm上下贯通的排气孔。2)施工机械采用带有自动脱钩装置的履带式起重机，在臂杆端部设置辅助门架，防止落锤时机架倾覆。3)强夯前检查夯锤质量和落距，以确保单击的夯击能量满足施工图纸要求。4)每个区域夯击前，对夯点平面位置进行复核，夯击后检查夯坑位置，发现偏差及时纠正。5)当夯坑周围地面发生过大的隆起或软土挤出影响施工时，随时清理并以块石铺垫。6)如发现夯沉量过大情况，应及时回填石料，防止因夯坑过深而发生提锤困难的情况。7)强夯施工所产生的振动对邻近建筑物或设备产生有害的影响时，设置监测点，并采取隔振或防振措施消除有害影响。8)按施工图纸要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。9)对施工过程中的各项数据进行详细记录。

5 质量控制

1)制定和完善质量管理制度，并责任到人，严格按照明确的质量控制环节的控制点实行质量预控。2)主要机具设备的操作人员施工前进行培训，并经考核合格方可上岗。3)强夯各遍施工前，精确测量场地标高，得到平均实际夯沉量数据。测量放线时，测量员要在施工区周围按施工布点图隔排放置固定的标志桩，保证各次测量同一点时的误差不超过允许值，以防漏夯。每次放线都要有详细的测量记录，并对各排标志桩进行校核。4)技术人员在强夯施工前检查锤重、锤底面积、落距是否正确，且每班技术人员要进行落距检查，以确保单击夯击能符合设计要求。5)施工过程中检查夯点布置、夯击遍数、单点夯击数、最后两击夯沉量、累计夯沉量是否符合设计和规范要求，并由技术人员详细做好各项质量记录。6)夯锤的通气孔如被堵塞，立即疏通以防止产生气垫效应，影响强夯效果。7)落锤要保持平稳，如平面位置偏移过大需重新就位，如锤底倾斜角大于8°时需将坑底整平。8)每遍点夯结束后，及时整平夯坑。

6 安全措施

1)强夯机司机要持证上岗，严守操作规程。2)吊车行驶的进、出场临时道路及施工现场，必须平整坚实，能稳定地承载吊车荷载。在正常作业时，应与沟渠、基坑保持安全距离。3)每次施工前，检验机械是否运转正常；检查撑杆、门架、钢丝绳及吊钩等是否连接牢固。并在施工过程中随时观察有无异常情况，及时排除。4)强夯机应缓慢平稳变幅，在起重臂未停稳前严禁变换挡位，在工作状态时，起重臂仰角需稳定保持在70°左右。5)在起吊载荷达到额定起重量的90%及以上时，严禁下降起重臂或同时进行两种及以上动作。6)移动机位时，不得超过允许起重量的70%，重锤保持在起重机正前方向，重锤离地高度不得大于50 cm。7)变换夯位后，重新检查各部件的完好性，并提锤10 cm～30 cm验证整机的稳定性，确认可靠再继续作业。8)夯锤吊钩未降到位前，操作人员不得提前下坑挂钩，提锤时，严禁挂钩人员站在锤上随锤提升。9)严禁在锤下进行清理通气孔。10)提锤困难时不得强行提锤，采取措施挖除夯锤周围填料后方可提锤。11)每班作业后，应将夯锤放在地面上，严禁悬挂在空中。

7 强夯置换处理后的检测结果

用强夯置换方法进行地基处理后，主要通过两种方法进行检测：1)现场CBR(加州承载比：California Bearing Ration)：测试浅层地基的承载力，设计要求大于12；2)150 cm×150 cm平板载荷试验：测试深层地基的承载力，设计要求承载力不小于120 kPa。按照平板静载检测操作规程，对于粘性土地基，地基检测开始时间应在强夯置换施工结束后14 d～28 d，本项目在强夯置换施工结束后20 d开始地基检测，CBR值实测10个点，平均值14.3。平板载荷试验实测3个点，承载力平均值240.0 kPa。检测结果表明：软弱地基经过强夯置换加固后，对深层地基的加固效果尤为明显，实测地基承载力大大超过设计图纸要求。

8 效益分析

适合本工程软弱地基的处理方法通常还有碎石振冲桩，挖除换填，强夯置换，对这三种方法的施工进度、成本进行测算后，对比如表3所示。

表3 三种施工方法对比表

由表3对比可知：强夯置换方法进行地基处理具有加固效果好、施工快速、使用经济等优点，本项目采用强夯置换处理软弱地基取得了十分良好的技术经济效果。

9 结语

本工艺在吉布提多哈雷多功能港口施工中成功应用，受到业主的高度评价。强夯置换法除可以对淤泥混砂进行加固外，还可用于砂土、碎石土、素填土、杂填土、粘性土、湿陷性黄土、低饱和度的粉土等各种软弱地基的加固。目前，强夯置换法的应用范围比较广泛，有港口码头、机场跑道，公路和铁路路基、仓库、油罐、工业与民用建筑等，并有进一步发展的趋势，所以强夯置换法在今后将会得到更为广泛的应用。

[1] 《建筑施工手册》编委会.建筑施工手册[M].第5版.北京:中国建筑工业出版社,2012：465-475.

[2] JGJ 79—2002，建筑地基处理技术规范[S].

[3] GB 50202—2002，建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].

Application of dynamic compaction replacement to reclamation ground improvement for constructing a port

Niu Zengxiang

(ChinaCivilEngineeringConstructionCorporation,Beijing100038,China)

This thesis introduces the construction technology of applying dynamic compaction replacement to reclamation ground improvement of soft foundation area in Doraleh multi-purpose port in Djibouti. It concentrates on elaborating working principle, required equipment, workmanship and procedures, construction organization, quality control and precautions concerning adoption of dynamic compaction replacement, to achieve the best construction results.

dynamic compaction replacement, workmanship and procedures, construction organization, quality control

2015-05-26

牛增祥(1983- )，男，工程师

1009-6825(2015)22-0074-03

TU472

A