重力式码头建设中的抛石棱体分层强夯施工技术

林楚藩

摘 要：本文重点研究广核广东太平岭核电厂一期项目中的海工项目，以此为基础，分析重力式码头施工的抛石棱体分层强夯项目工艺，为与之类似的项目带来借鉴经验。

关键词：重力式码头 抛石棱体 分层强夯

1.工程概况

太平岭核电工程的地址在广东省惠州市惠东县黄埠镇，与红海湾距离较近，厂址西北和惠州的距离在76km左右，距离惠东县城43km左右。广东太平岭核电工程机组的型号是三代核电机型，预先设计的容量是6台百万千瓦级核电机组。

2.分层强夯工艺的基本思路

2.1强夯法的应用现状

强夯法是一种动力固结形式，基于起重设备提升夯锤，并在指定高度下落实现对地基土的持续冲击，以达到夯实效果，保障地基承载力。强夯法是工程常用方法，具备地基强度优良、抵抗液化、减低压缩等多方面特性。在行业持续进步之下，强夯法的应用范围不再局限于粗粒土，在低饱和细粒土领域也得到广泛应用。

2.2填筑体分层强夯施工方法

填方施工作业遵循“四区段、八流程”原则，四区段：填筑区、平整区、夯实区、检测区;八流程：测量放样、基底验收、分层填筑、摊铺整平、强夯点夯施工、碾压整平、整修、检测验收。注重道槽区强夯作业，各层厚度指标有：填筑厚度以4m为宜，分4次，各小层以1m厚堆填，基于分层填筑方式施工并达到指定厚度要求。

建筑体强夯遵循如下几点原则：（1）强夯施工。首先执行一遍点夯：选定合适夯点位置，测定场地高程;利用起吊设备将夯锤提升并到达指定高度，随后自由落锤。夯坑深度偏大时，允许向其中置入适量填料，再次进行点夯作业，单点击数为10～12击。结束所有点夯作业后，在推土机辅助下将夯坑填平，安排专员检测场地高程，进一步求得夯沉量。随后执行第二遍点夯：确定合适夯点，遵循上述流程展开，有所不同的是此时单点击数为9～10击。（2）每完成一层点夯施工后，均要随即整平，利用50t激振力压路机执行碾压操作，以提升表层土体密实性。（3）满夯作业：平整场地，确定高程，精确设置满夯基准线，满足能级1000kN·m要求，单次夯击数以3～5击为宜，结束施工后整平场地，并做好验收工作。

3.工程可行性分析

通常情况下，开山石是较为可行的棱体回填料，由于石料较为松散，孔隙率介于40%～45%区间内，施工中受到重锤夯击的影响瞬间将内部水与空气排出，削弱其侧向挤压力。在此期间，沉箱体积以及箱内填料自身重量都比较大，并与抛石基床作用，形成明显摩擦力。不仅于此，基床中设置倒坡结构，选定合适夯击方式后，可保障强夯施工中沉箱不出现大范围位移。

通过观察太平岭核电实际工程，可知其棱体强夯的夯击可达到2000kN·m，各个夯点之间的距离是5m，分布形状是梅花形，一般而言，第一排夯点与沉箱两者间距是5.8m，夯击频率是两遍点夯以及一遍普夯，其中，普夯夯击是500kN·m。完成强夯以后，沉箱最大位移是25mm，该数值处于误差之内。太平岭核电工程沉箱宽高比是0.62，但是该工程是0.90，稳定性较强。由此可见，尽管强夯对沉箱位移造成影响，但具有可调节性。

4.棱体强夯试验

4.1方案比选

（1）方案1：棱体平均厚度约18.5m，该方案将棱体分成4层，分别对其抛填以及夯实，1～3层是水下分层，最后一层是陆上分层，夯击能中等即可。

（2）方案2：基于陆上回填与夯实方式展开施工作业，夯击能大于方案。

比较两方案可明确，方案1使用陆上以及水下两者分层方法，能够使棱体保持密实状态，然而操作比较复杂。方案2仅仅通过陆上分层方式，工作步骤比较简单，降低工作难度，有效缩短工作时间，加快施工进度，然而强夯的深度是有限的，工程后期沉降量比较大，并且随着夯击能逐渐变大，会损害沉箱。考虑到沉箱安全性要求，经对比后选定为方案1。

4.2施工机具及设备的选择

水上夯实主要通过400～600t方驳，并在其上装有50t履带吊，其中，夯砣是铸钢锤，夯砣底面直径在1.0m左右，重量在6t左右。陆上夯实主要利用自动脱钩设备的70t履带吊，夯砣是铸钢夯锤，其重量在15t左右，夯锤底面直径为1.2m左右。

各层高程情况不同，具体有：第1层10.5m，第2层7.5m，第3层5.0m，第4层3.0m。与此同时，第1～3层实行的是水下重锤夯实方案，此环节单点夯能控制在300～600kJ/m2，第4层实行陆上夯实作业，单点夯能保持在2000kN·m水平，为保障沉箱质量，与之相邻的一排夯击能适当减小，以1500kN·m为宜;在第2遍点夯作业中，将夯击能控制在2500kN·m水平。

4.3试夯要求

沉箱位移应当在≤30mm范围之内，1遍点夯和最后两击夯全部沉量应当<12cm，2遍点夯和最后两击夯全部沉量应当<10cm。

4.4试夯效果

由试夯可以发现，1遍点夯以及2遍点夯的单点击数分别处于7～10击、8～12击范围之内，最后两击夯沉量总数分别要<12cm、10cm。在对抛填强夯棱体时，应当按时详细观察以及测量20#～24#沉箱的情况，明确棱体抛填和夯实工作对沉箱沉降位移造成的干扰。在夯实棱体工作前后，应当监测测斜管22#沉箱。由试验结果可知，棱体夯实时，并不会对沉箱位移造成重大干扰通过进一步分析沉箱测斜的监测数据，可知棱体夯实几乎不会影响到沉箱倾斜程度，沉箱状态优良。

5.操作要点

在完成试夯工作后，决定根据以上要求进一步调整以及处理棱体，并进行夯实工作，水上以及陆上的夯实宽度分别是21.5m以及17m，夯实范围达到52160m2。

5.1水下分层夯实

基于水上抛填方式做好首层夯实作业，施工结束后验收，各项指标都合格后，夯实船才可正式进入项目场地，正式对其夯实。在夯实过程中能够，往往使用400～600t的方驳机械，并配备50t履带吊，利用吊挂夯砣进一步夯实水下棱体。

5.2陆上强夯

持续棱体回填当高程达3.0m后，需随即整平并进入点夯环节。考虑工程环境因素，陆上强夯易受到潮汐影响，一旦施工过程中潮位偏高，则会带来明显的水体与塊石飞溅现象。考虑到此问题，需在潮位较低时展开陆上强夯作业（通常在2.0m以下）。

5.3减震措施

为缓解棱体强夯过程中对沉箱位移的不良影响，需采取可行减震措施，具体做好两方面工作：（1）确定水上各层夯实边线，需满足与沉箱间距4m的要求;（2）增设减震沟，具体应设置在与沉箱间距2m处，基于边坡1：1的原则施工作业。

6.效果分析

整个强夯施工过程，总夯沉量为1.489m，平均夯沉率达到8.05%，总体上夯实效果良好，棱体平均沉降71mm。

为探寻棱体与沉箱所具备的沉降关联，针对月平均沉降量展开分析，得知施工首月二者的差值最大，该阶段棱体经强夯后残余沉降量较大，但此时沉箱已达到沉降相对稳定状态，因此二者出现明显沉降差。后续施工中，棱体沉箱基本完成，此时棱体与沉箱处于同步沉降状态，仅存在部分剩余沉降，其与棱体、沉箱对基底的压缩有关。

由此得知，棱体与沉箱结构出现23mm沉降差，这一现象与荷载作用时间不同有直接关联。当荷载作用结束后，棱体与沉箱仅出现极为微弱的沉降，表明强夯施工可直接改善棱体密实度。

7.结束语

综上所述，分层强夯项目工艺在选择分层厚度以及夯击能等时，应当确保所有数据都正确无误，为项目提高质量水平奠定基础。在挑选夯实数据过程中，要使用合理的计算方式，并由试夯确定准确数值，以此保证沉箱处于稳定状态，真正发挥夯实工作的价值。

参考文献：

[1]胡晨，杨玲.重力式方块码头施工工艺和质量控制措施研究[J].珠江水运，2019（07）：37-38.