预成孔强夯法在港口工程地基与基础中的应用

庄 磊, 王 明

(山东港湾建设集团有限公司，山东 日照 276826)

0 引 言

1 方案比选

传饱的软黏土地基与基础处理方案为强夯置换法、振冲碎石桩、灌注桩法和预成孔强夯法[2]。

1.1 强夯置换法

强夯置换法利用重锤高落差产生的高冲击能将碎石、片石、矿渣等性能较好的材料强力挤入地基中，在地基中形成一个一个的粒料墩，墩与墩间土形成复合地基，以提高地基承载力，减小沉降。强夯置换法受其成墩机制的限制，置换体深度一般为5～7 m，深度不宜超过10 m，无法满足罐组周边管池、工艺设备间、围墙等区域地基处理深度要求。

1.2 振冲碎石桩

振冲碎石桩是指利用振动水冲法施工工艺，在地基中制成很多以石料组成的桩体。桩与原地基土共同构成复合地基，以提高地基承载力。振冲碎石桩虽能满足地基处理深度要求，但考虑其成本过高，对桩间土不起明显的排水固结和加密作用，且加固效果有限等情况，亦不是处理大厚度软土地基的最佳解决方案。

1.3 灌注桩法

灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。目前港口工程常用的成孔工艺为有冲击冲孔、旋挖钻孔和全套管全回转钻孔等[3]。灌注桩虽能够满足地基承载力和地基变形要求，但8～15 m桩长对于灌注桩而言颇为不适宜。

1.4 预成孔强夯法

预成孔强夯法是在强夯施工前通过成孔机械在地基土中预先成孔，直接穿透软弱土层至下卧硬层顶面或进入下卧硬层；在孔中填入块石、碎石、粗砂等材料，连续回填至孔口标高，形成松散置换墩体；松散置换墩体是良好的排水通道，有利于软弱土体加速固结，与下卧硬层良好接触；通过平锤或柱锤强夯强夯夯击，使墩体得到密实的同时其直径增大，墩间软弱土在冲击、挤压等作用下也可得到快速固结；置换墩体经过强夯密实后形成增强体，与墩间土共同承担上部结构荷载，形成复合地基。该方法实现了置换墩体与下卧硬层良好接触，克服了强夯置换工后沉降量大的缺点，同时具有施工便捷、造价低、工期短、绿色环保、地基承载力高等优点。

基于以上分析，本工程采用预成孔强夯法对场地软土层进行处理。

2 施工工艺

施工工艺：场地整平→测放孔位→下放护筒→旋挖机械就位→旋挖成孔(图1)→及时清淤、孔内填料(图2)→振动拔管→场地整平→测放夯点位→强夯机就位→点夯施工(图3)→满夯施工(图4)[4]。

图1 施挖成孔

图2 孔内填料

图3 平锤点夯施工

图4 夯坑填料、满夯施工平整场地

护筒应下放至淤泥层以下，防止淤泥层塌孔，影响施工质量。成孔时，应根据地勘报告计算的预旋挖深度结合现场实际情况，判断旋挖是否达到穿透淤泥层的深度。旋挖完成后，需要进行孔底清淤，如果清孔不彻底，则可能造成置换墩体底部出现淤泥夹层，严重影响施工质量。

3 效果分析

采用预成孔强夯法进行101、104罐组防火堤、隔堤、管池、管廊区域、辅建区管池管廊、泵房区域、102、103罐组防火堤、隔堤、管池、管廊区域、一期北侧、西侧围墙区域、一期范围与二三期交接50 m安全距离的防火墙、隔堤区域等区域的地基处理，施工面积约13.7万平。经静载、动探等检测，工后复合地基承载力、土体变形模量、地基压实度、加固深度等方面均满足设计要求，预成孔强夯法在本工程中取得成功应用，与强夯置换法相比，解决了强夯置换墩体长度无法达到10 m以上问题，缩短强夯点夯间歇期，与振冲碎石桩对比，预成孔强夯法可降低成本约35%。

在港口工程软基处理实践中，当软土层较薄时可以采用换填分层振动碾压的方式，当软土层厚度增加可以采用强夯置换的方式，当软土层厚度继续增加超过强夯置换深度可以采用预成孔强夯法，当软土层厚度太大的可以采用灌注桩法。