25 000 kN·m强夯处理沿海回填超厚碎石土地基施工技术

谢 俊 平

(山西机械化建设集团公司，山西 太原 030009)

0 引言

随着我国经济建设不断加快，填海造地是沿海城市解决建设土地的有效措施。随着填海面积增大、回填碎石土层厚度加深，地基土加固深度、承载力要求逐步提高。常见的强夯能级大多4 000 kN·m～8 000 kN·m，回填地基的处理深度大多在10 m以内。随着10 000 kN·m～15 000 kN·m超高能级强夯逐步在沿海地区的应用，其处理深度也仅限于10 m～12 m左右，达不到处理12 m以上超厚回填碎石土地基的要求，采用25 000 kN·m超高能级强夯进行地基处理，可以一次性处理17 m～20 m厚度的碎石土回填地基，并满足影响范围内深层软基的地基处理，具有处理效果明显、工艺简单、费用低等优点。

1 工程概况

本工程为拟建新机场建设用地，位于辽东半岛西侧金州湾内，距岸约2 km。场区土层自上而下分布为四大层，即第一大层海相沉积层，第二大层陆相沉积层，第三大层陆相沉积层及第四大层基岩层。陆域形成采用清淤换填方案，将第一大层软土层清淤换填，回填后场地标高在4.6 m～4.7 m。回填石料厚度20 m～23.5 m，回填后石料下层为粘土、粉质粘土、粉土、粉细砂。本工程设计水位为：设计高水位：0.97 m；设计低水位：-1.39 m；极端高水位：2.24 m(重现期：200年)；极端低水位：-2.99 m(重现期：50年)。试验区采用25 000 kN·m超高能级强夯施工工艺，施工面积7 200 m2。

2 25 000 kN·m强夯处理沿海回填超厚碎石土地基原理

强夯处理地基是由高势能的夯锤自由下落时和地基土碰撞产生巨大的冲击波。夯击能大部分释放于可加固范围的地基中，使土体得到不同程度的压密加固。

本文所述25 000 kN·m超高能级强夯处理沿海回填超厚碎石土地基的施工技术可充分发挥强夯能级组合的优势，将强夯技术应用于对于地基变形要求严格的软弱回填碎石土地基，采用的强夯能级达到25 000 kN·m，采用大直径夯锤深厚回填碎石土地基加固作业,采用先超高能级、再降低的超高能级、后满夯的分遍强夯组合方式：

1)25 000 kN·m能级强夯加固的主要是深层碎石土及影响范围内深层软土地基(12 m～20 m)；

2)15 000 kN·m能级强夯加固的主要是中间层碎石土地基(8 m～12 m)；

3)1 500 kN·m满夯加固的主要是浅层碎石土地基(3 m～8 m)；

4)强夯完毕地面表层采用激振力200 kN～400 kN的振动压路机振动碾压处理，主要处理表层松层(3 m以内)。

强夯布点图如图1所示。

3 施工工艺流程

施工工艺流程见图2。

4 25 000 kN·m强夯处理沿海回填超厚碎石土地基

4.1 单点夯击试验

在每一遍点夯前，选一夯点为单点夯击试验点，在每个测试夯点正交方向上各布置2组地表沉降标，每组从距夯点5 m开始布设，间距2 m，共布置6个/组。沉降变形观测标点用15 cm×15 cm、厚1 cm的钢板制作，钢板中心两侧均焊15 cm长Φ16钢筋，一侧为埋设锚固筋，一侧为沉降观测基准。夯击试验前，先用水准仪观测其基准标高，然后开始进行单点夯击试验，每夯一击，记录一次夯坑沉降量和沉降变形标点的沉降(或隆起)变形量，单点夯击试验的夯击数应满足最后两击平均夯沉量的规定要求，同时应满足夯击数—夯沉量曲线出现趋于平缓的拐点的要求。

饱和夯击能采用下列方法中的一种或几种共同确定：

1)N—S法，即按夯击数N—夯点累计夯沉量S曲线趋于平缓的拐点所对应的夯击数；

2)夯点周围出现地表严重隆起，表现为随着夯击数的增加，地表隆起陡增或每击夯沉量大于每击隆起量或夯坑过深起锤困难。

4.2 群点夯击试验方法

本试验区在进行施工过程中配合检测单位对超高能级施工质量及影响深度进行检测，监测内容为地下水位、孔隙水压力、夯坑夯沉量、夯坑周边沉降量、侧向位移、深层分层沉降。

地下水位计应布置在距离夯点20 m以外的区域。

孔隙水压力计在夯点正交方向布置2个断面，每个断面从距夯点4 m开始布设，每组间距2 m，共布置5组/断面，每组孔隙水压力计从-1.3 m高程开始布设，-16.3 m～-1.3 m范围内每1.5 m布置一个测头(每组11个测头)。

1)地表沉降标在夯点正交方向上布置2组，每组从距夯点3 m开始布设，间距2 m，共布置6个/组；

2)测斜仪共布置4组，自距离夯点6 m处开始布设，间距2 m，深度至进入原沉积粘土层3.0 m；

3)分层沉降仪布置2组，从距夯点3 m开始布设，两组间距2 m，每组测头从-1.3 m高程开始布设，-16.3 m～-1.3 m范围内每1.5 m布置一个测头(每组11个测头)。

在进行试验区遍夯施工前后，进行场地整平，用10 m×10 m方格网测测量试验区平均标高，计算每遍点夯的平均夯沉量。

按照最佳夯击数的确定方法，采用统计平均方法，计算每遍点夯的最佳夯击数，并和设计的夯击数校核。

通过夯间地表变形量的监测，了解夯距是否适宜，将各遍夯后地的变形量相加，便是场地经强夯后的总变形量。

试验过程中必须对监测仪器采取有效保护措施，以保证监测数据的有效性和准确性，为地基处理效果提供依据。

强夯夯沉量是判断地基处理效果的重要依据，施工单位应及时整理施工记录，计算夯沉量并提交中间报告，以便准确掌握试验效果，及时调整施工参数。

4.3 25 000 kN·m强夯能级及强夯施工参数

25 000 kN·m强夯能级及强夯施工参数见表1。

表1 25 000 kN·m强夯施工参数

25 000 kN·m强夯处理沿海回填超厚碎石土地基为主夯两遍，次夯一遍，满夯一遍。一、二遍主夯采用12 m×12 m正方形布点，25 000 kN·m能级强夯，最后两击夯沉量平均值不大于300 mm；第三遍次夯，采用10 000 kN·m强夯能级，布点形式为第一、二遍中间插点布置，最后两击夯沉量平均值不大于200 mm；满夯采用1 500 kN·m，锤印搭接1/4，满夯完成后，采用激振力200 kN～400 kN的振动压路机振动碾压处理，碾压5遍～8遍，直至无轮迹。

4.4 25 000 kN·m强夯施工质量控制要点

1)强夯施工中严格执行最后两击平均夯沉量和夯击数双控，当最后两击平均夯沉量不满足要求时，应继续夯击直至最后两击平均夯沉量符合要求。

2)每一遍夯击前对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或漏夯应及时纠正；施工中应检查落距、夯击遍数、夯点位置、夯击范围，并对各项参数及情况进行详细记录。

3)分条带进行碾压，条带之间搭接宽度不小于20 cm，且不得漏碾，确保碾压均匀,作业段之间碾压搭接不小于2 m。

4.5 工后检测

1)超重型动力触探试验：加固后回填层的动力触探锤击数在15 m深度以上范围内增长明显。

2)加固后，表层碎石土的固体体积率平均值分别为82.7%,86.2%，达到了设计及规范要求。

3)强夯加固后，表层碎石土的地基承载力特征值不小于150 kPa。

5 结语

采用25 000 kN·m强夯处理沿海回填超厚碎石土地基可以一次性回填深度达到17 m～20 m，施工过程中充分利用先超高能级强夯，再降低的超高能级，最后满夯的强夯组合方式针对不同深度的碎石土地基进行加固，极大的缩短了分层回填强夯的时间，加快了工程施工进度，解决了沿海地区一次性回填较深碎石土地基的施工难题，对我国沿海地区回填碎石土地基处理具有极大的借鉴和指导意义。

[1] 闫续屏，吕和霭.超高能级强夯法处理人工冲填填海地基[J].施工技术，2013(19)：80-83.

[2] 李保华，郭伟林，安 明.超高能级强夯处理低含水量湿陷性黄土原理研究[J].施工技术，2015，44(9)：112-114.

[3] JGJ 79—2012,建筑地基处理技术规范[S].