码头堆场强夯处理的施工技术

李璇 中国港湾工程有限责任公司

1.工程概况

委内瑞拉项目C1为堆场区，C2为土建区。C1区表层砂土大部分处在松散或中密状态，需要陆域回填达到设计标高，因此采用强夯施工处理表层回填砂土及松散砂土。C2区为池塘区，需进行排水清淤，回填土方至+6.5m后进行堆载预压，两个月后卸载至+4.0m开展强夯施工。其中C1区面积为18万m2，C2区面积为3万m2。

2.强夯施工

2.1 强夯试验段

根据现场土质条件，选取代表性场地进行试夯。在试夯过程中，准确记录试验参数、每个夯点的夯击次数、累计夯沉量。试夯结束后开展质量检测，判断强夯设计参数、施工方案能否满足预期承载能力要求。依据累计沉降量，计算试夯区域场地的水平高程，为土方平衡计算提供参考数据。

根据施工安排和现场条件，选择C1区30m×700m范围作为试夯场地，C2区选取40m×25m试夯区域。本工程选用20t圆柱形夯锤，直径为2.4m的底座，重锤对称设置四个排气孔，减小吸附力和空气阻力，提高夯击效果。以落距为15m、7.5m、5.0m、4.5m分别进行夯击能为3.0×105kgf·m、1.5×105kgf·m、1.0×105kgf·m、0.9×105kgf·m的施工。

施工前需测量夯锤的落距，在施工过程中详细记录每次夯击的沉降量，同时将孔隙水压力消散计安放在起夯面以下4m处，记录孔隙水压力消散的时间，从而确定点夯的间隔时间。试夯结束后，在每块试夯区做1次载荷板试验和2次标准贯入试验，检验地基加固效果。

根据现场试夯情况，点夯时的停锤标准按以下条件确定：

（1）夯坑的沉降量最大、夯坑周围隆起最小为原则；

（2）最后两击的平均沉降量不大于5cm；

（3）夯坑周围地面不发生过大隆起（不超过10cm）；

（4）不因夯坑过导致机械起锤困难。

2.2 确定强夯施工参数

本工程根据工程场地的土质情况、具体工程质量要求和试夯参数确定了施工主要设计参数，包括土壤有效加固深度、单位夯击能、夯点平面布置、夯击遍数等。

2.2.1 有效加固深度

土壤有效加固深度既能反应强夯的加固效果，又可以作为选择地基处理方法的依据，还可以用来判断土壤是否完成了固结沉降。当强夯有效处理深度大于地勘报告中的软土层厚度时，一般可以认为完成了土壤主固结沉降。根据美标FHWASA-95-037 Dynamic Compaction规范要求，一般按下列公式计算：

式中：D— 有效加固深度（m）；W— 夯锤重（kN）；H为落距（m）；n— 与土的性质和夯击能等有关的系数，变化范围0.3～0.8。由于本项目强夯区域表层为回填的颗粒状粘土，所以选取n=0.5，D=6.1m 。

2.2.2 单击夯击能

锤重M（kN）与落距h（m）是影响夯击能和加固深度的主要因素，设计中按单点夯击能考虑。

式中：E— 单击夯击能（kgf·m）。W— 夯锤重（kN）；h为落距（m）；

C1区夯击能E=150kgf·m，C2区夯击能300 kgf·m 。

2.2.3 夯点平面布置

考虑到夯后地基需要均匀布置，在本工程大面积的强夯处理过程中，按正方形布置夯击点比较合理，这样布置比较规整，也便于强夯施工。点夯时C1区夯点间距4.5m，C2区间距6m，满夯时夯点彼此搭接采用1/4夯锤直径。

2.2.4 夯击遍数

根据土壤的性质、夯击能量与有效加固深度确定夯击遍数。试夯时夯击数设计为7击，但在C1区东侧夯点的最后一击沉降量大于5cm，故将夯击数调整为9击，夯击遍数为三遍。

第一遍：点夯，正方形布置，点与点间距4.5m，单点夯击9击；

第二遍：点夯，正方形布置，间距依然为4.5m，点位不与第一遍夯点重合，在中间穿插进行，单点夯击9击；

图2 标准贯入试验检测要求

第三遍：满夯，采用点与点彼此重合1/4夯锤直径搭接圆心间距1.5m的方式，连续夯击，单点夯击1次，夯实堆场内表层松土。

3.强夯施工流程及功效分析

3.1 施工流程（见图1）

图1 强夯施工流程

3.2 功效分析

C1区点夯施工处理面积为4.5×4.5=20.25m2，普夯施工处理面积为1.5×1.5=2.25m2，点夯每个点夯击9次，普夯遍数为1次，这样完成一个20.25m2面积需进行两遍点夯共18次、一遍普夯共20.25/2.25=9次。考虑到普夯落距4.5m较小，夯击次数可按照点夯落距7.5m折算成6次。考虑挂钩时间、夯锤提升时间、下落时间、工人休息时间等因素，根据统计资料单块面积内完成两遍点夯和一遍普夯所占的时间比例大概为0.39:0.39:0.22。

目前单台设备可以完成35点/台班，完成面积为35×20.25=708.75m2，折算成综合面积为708.75×0.39≈276.4m2，根据现有三台夯机施工计算，每日可完成829m2。

同理，C2区点夯施工每个夯点处理面积为6×6=36m2，目前单台设备可以完成20点/台班，完成面积为20×36=720m2，折算成综合完成面积为720×0.39≈280m2，根据现有三台夯机施工计算，每日可完成842m2。

4.施工注意事项

4.1 土层稳定、固结

强夯施工前土层应达到自然固结或预压固结状态，有回填土的区域需先进行自然状态下的堆载预压，堆载的主要目的是让土层逐渐稳定，固结区域属于淤泥质土、淤泥和冲填土等饱和粘性土时，要埋设塑料排水带或使用竖砂井排水。

4.2 开挖隔震沟

强夯施工对地面产生挤压作用，在施工前对强夯周围环境进行了分析，本工程在施工边界设置了隔震沟，防止强夯施工震动和压力破坏现有市政设施、建筑物基础、地下管线。

4.3 定期记录

将点夯的累计夯击数和最后两击平均沉降量作为施工控制重点指标，保证强夯后堆场地基处理深度达到设计要求，同时土颗粒的密实度和土体的孔隙率也应达到密实要求。点夯后用推土机将夯坑填平，把柄测量场地的平均高程，计算堆场的夯沉量。施工结束后绘制夯点竣工图，确定地基处理范围和地基承载力。

4.4 施工技术问题

（1）施工中如发现歪锤时，用土料将坑底垫平后继续施工；

（2）雨期施工，要防止雨水浸泡土壤，夯坑内有积水时应及时排出，并晾晒后方可施工；

（3）强夯面进行碾压整平时，压路机禁止开震碾压。开震碾压会使地面变硬，从而浪费前两次夯击，增加夯击次数降低工作效率；

（4）每遍点夯结束后需要将夯过的区域整体挖松，切勿仅将夯坑填平，这样会造成地基承载力分布不均匀，在进行下一次点夯施工时容易使夯机履带下陷引起倾翻。

5.质量检测

5.1 载荷板PLT试验（地基承载力要求）

采用1.0m×1.0m载荷板，要求地基承载力不小于1.5kgf/cm2。根据使用荷载的级别，逐级施加静力荷载，每级荷载的增量设计为预估地基承载力的1/10～1/20，根据荷载与沉降的关系曲线确定地基的承载能力，从而计算砂土的变形模量E0。

5.2 标准贯入SPT试验（抗震要求）

本工程在C区布置标准贯入孔，检测地基处理效果，标贯孔按照每10000m2布置1个点。C1、C2区钻孔深度不小于12m，按间距1.5m进行标准贯入试验。根据本工程设计标准，绘制标准贯入击数随深度变化曲线，满足图6试验检测要求。