白成周

(中國(guó)十九冶集團(tuán)有限公司, 四川成都 610081)

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淺析強(qiáng)夯對(duì)臨海較大面積地下管廊地基處理的優(yōu)越性

白成周

(中國(guó)十九冶集團(tuán)有限公司, 四川成都 610081)

為提高臨海大面積地下管廊施工進(jìn)度，保證地下管廊施工質(zhì)量，文章通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比地基處理方法，闡述了強(qiáng)夯工藝與常規(guī)地基處理的特點(diǎn)，總結(jié)了強(qiáng)夯工藝在臨海地基處理上的優(yōu)越性和經(jīng)濟(jì)性。

地基處理； 強(qiáng)夯； 工期； 效益

隨著國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整，國(guó)內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)逐漸向沿海城市遷移，工業(yè)綜合管廊作為鋼廠(chǎng)重要的地下構(gòu)筑物，其整體布局及施工質(zhì)量的好壞，直接影響到工業(yè)管線(xiàn)的經(jīng)濟(jì)合理性。由于沿海填海區(qū)地下水位高，回填砂土區(qū)土質(zhì)疏松、雜亂，地基承載力普遍較低，因此地基處理就成為了地下管廊施工中質(zhì)量保證的至關(guān)重要環(huán)節(jié)。地基強(qiáng)夯在我國(guó)是一個(gè)較成熟的施工工藝，在臨海大面積的地下管廊施工中強(qiáng)夯工藝對(duì)比地基換填、樁基等地基處理方式，最大的優(yōu)勢(shì)是施工機(jī)具單一、工序少、周期短、可大面積連續(xù)施工，且大大減少土方開(kāi)挖及外運(yùn)成本。

本文通過(guò)總結(jié)防城港鋼鐵基地2030冷軋項(xiàng)目地下管廊地基處理的成功經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)論述了強(qiáng)夯工藝在填海區(qū)地基處理上的優(yōu)勢(shì)，可顯著縮短工期、降低施工成本。

1 工程概況

防城港冷軋項(xiàng)目地下綜合管廊，是冷軋廠(chǎng)各個(gè)區(qū)域介質(zhì)管廊和電纜隧道的重要樞紐工程，管廊全長(zhǎng)1 100 m,寬12 m，平均深度為-5.6 m。管廊施工區(qū)域三面環(huán)海，均處于填海地段，回填土為含碎石素黏性土，回填平均深度為8 m，原始地基無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)地基承載力要求，必須采取地基處理措施。

2 地基處理方案

結(jié)合該區(qū)域地勘技術(shù)資料，本工程常規(guī)地基處理方法有PHC預(yù)應(yīng)力管樁、級(jí)配砂加石換填、地基強(qiáng)夯技術(shù)等，在實(shí)際應(yīng)用中各有利弊。針對(duì)本工程施工回填區(qū)域面積大、開(kāi)挖深度深、管廊截面復(fù)雜、承載力要求高等現(xiàn)實(shí)情況，對(duì)三種地基處理方法從施工工序的角度出發(fā)進(jìn)行分析比較。

2.1 管樁

(1)施工機(jī)械移動(dòng)不便，管樁堆放需占用大量施工場(chǎng)地。

(2)土方開(kāi)挖雖未明顯增加挖方量，但樁頭露出地面高低不均勻，挖土?xí)r容易造成樁頭破壞，樁頭處理需要占用部分工期。

(3)樁基承載力檢測(cè)簡(jiǎn)單、用時(shí)短，但管樁宜出現(xiàn)斷樁或偏移等質(zhì)量問(wèn)題，處理困難，費(fèi)用也較高。

2.2 級(jí)配砂加石換填

(1)土方開(kāi)挖量大，導(dǎo)致機(jī)械費(fèi)、人工費(fèi)的增加。

(2)基坑加深后，基坑邊坡安全隱患大。

(3)采用機(jī)械碾壓和人工碾壓相結(jié)合，質(zhì)量不易控制。

(4)地基承載力檢測(cè)周期較長(zhǎng)，有質(zhì)量問(wèn)題處理困難。

2.3 地基強(qiáng)夯處理

(1)施工機(jī)具簡(jiǎn)單、移動(dòng)靈活，施工時(shí)外界因素干擾小，多臺(tái)夯機(jī)同時(shí)施工時(shí)，可大幅度加快施工進(jìn)度。

(2)土方開(kāi)挖量小，可大量節(jié)約機(jī)械費(fèi)、人工費(fèi)。

(3)工藝成熟，施工材料可就地取材，質(zhì)量易于控制。

(4)地基承載力檢測(cè)周期較長(zhǎng)，有質(zhì)量問(wèn)題處理簡(jiǎn)單。

2.4 三種地基處方案的工期比較

三種地基處理工期比較見(jiàn)表1。

表1 三種地基處理方案施工工期對(duì)比 d

2.5 三種地基處方案成本測(cè)算

三種地基處理經(jīng)濟(jì)比較見(jiàn)表2。

表2 三種地基處理方案經(jīng)濟(jì)分析對(duì)比 萬(wàn)元

通過(guò)對(duì)上述三種地基處理方法分析比較，可以看出地基強(qiáng)夯工藝具有操作簡(jiǎn)單、施工周期短、施工材料可就地取材、施工機(jī)具可靈活移動(dòng)的顯著特點(diǎn)。相比管樁、級(jí)配砂加石換填以及素混凝土換填工藝，減少了施工材料費(fèi)、材料倒運(yùn)及素混凝土換填、模板支設(shè)等費(fèi)用。該施工技術(shù)控制方法具有安全、經(jīng)濟(jì)、高效、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，節(jié)省了大量的人工和材料費(fèi)用，確保了工期、質(zhì)量，達(dá)到了設(shè)計(jì)和生產(chǎn)基本要求。在施工工序組織上，經(jīng)過(guò)統(tǒng)籌安排，協(xié)調(diào)配合，顯著提高了工效，節(jié)省了大量的施工費(fèi)用，效益顯著。

結(jié)合上述幾種地基處理方法的施工特點(diǎn)，經(jīng)綜合考慮采用地基強(qiáng)夯施工工藝，可在保證工程質(zhì)量的前提下，大幅縮短工期、降低成本，滿(mǎn)足地基承載力要求。

3 強(qiáng)夯處理方案

3.1 強(qiáng)夯試驗(yàn)

根據(jù)地勘報(bào)告，選取一塊12 m×30 m具有代表性的施工段進(jìn)行試驗(yàn)性施工，記錄強(qiáng)夯施工每夯回填土下沉量，分析、計(jì)算出該回填土下沉量平均值，為后期大面積施工土方開(kāi)挖深度提供技術(shù)支撐。

通過(guò)對(duì)本區(qū)域的地基強(qiáng)夯試驗(yàn)，對(duì)強(qiáng)夯施工完畢后的場(chǎng)地進(jìn)行地基承載力試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果與設(shè)計(jì)要求地基承載力值做比較，明確該施工方法的可行性。

3.2 強(qiáng)夯技術(shù)參數(shù)選擇

(1)強(qiáng)夯機(jī)：三一重工SQH400履帶式強(qiáng)夯機(jī)。

(2)夯錘重量：20 t。

(3)作業(yè)半徑：7～21 m。

3.3 強(qiáng)夯工藝流程

(1)清理并整平施工場(chǎng)地。

(2)標(biāo)出夯點(diǎn)位置，測(cè)量場(chǎng)地高程。

(3)夯機(jī)就位，起吊夯錘至預(yù)定高度，夯錘自動(dòng)脫鉤下落夯擊夯點(diǎn)。

(4)記錄夯坑下沉量。

(5)重復(fù)步驟(2)～(4)，按設(shè)計(jì)的夯擊數(shù)和控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊。

(6)夯錘移位到下一個(gè)夯點(diǎn)，重復(fù)步驟(2)～(5)，完成第一遍全部夯點(diǎn)的夯擊。

(7)用推土機(jī)將夯坑填平或推平，測(cè)量場(chǎng)地高程，計(jì)算本次場(chǎng)地夯沉量。

(8)滿(mǎn)足間歇時(shí)間后，進(jìn)行滿(mǎn)夯施工。

3.4 施工技術(shù)準(zhǔn)備

3.4.1 熟悉圖紙及技術(shù)要求

開(kāi)工前組織技術(shù)人員認(rèn)真熟悉施工圖紙和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察，充分領(lǐng)會(huì)設(shè)計(jì)意圖；會(huì)同業(yè)主、設(shè)計(jì)院、監(jiān)理公司做好設(shè)計(jì)交底和圖紙會(huì)審工作，了解設(shè)計(jì)意圖及施工難點(diǎn)，做好變更及會(huì)審記錄。如遇與設(shè)計(jì)或現(xiàn)場(chǎng)條件不符的情況，應(yīng)與設(shè)計(jì)和有關(guān)單位及時(shí)溝通解決。

3.4.2 做好技術(shù)交底工作

為了確保本工程施工優(yōu)質(zhì)、高速、安全、低耗完成，應(yīng)先分級(jí)做好技術(shù)交底工作，使參與施工任務(wù)的工程技術(shù)人員和操作人員明確工程任務(wù)特點(diǎn)、技術(shù)要求、施工工藝等。做到心中有數(shù)，有組織、有計(jì)劃地完成施工任務(wù)。

3.4.3 測(cè)量工作

做好現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)的交接及復(fù)核工作，建立測(cè)量控制網(wǎng)，認(rèn)真做好軸線(xiàn)及標(biāo)高控制，繪制測(cè)量定位成果圖，報(bào)業(yè)主、監(jiān)理等部門(mén)復(fù)核認(rèn)可。

3.5 施工機(jī)械準(zhǔn)備

3.5.1 主要施工機(jī)械

主要施工機(jī)械見(jiàn)表3。

表3 施工機(jī)械計(jì)劃

3.5.2 主要機(jī)具設(shè)備性能特征

(1)夯錘。夯錘為圓柱體，重20 t，錘底直徑2.4 m，夯錘中設(shè)置3個(gè)直徑為200～300 mm排氣孔，以利空氣迅速排走，減小起錘時(shí)錘底與土面間形成真空產(chǎn)生的強(qiáng)吸附力和夯錘下落時(shí)的空氣阻力，以保證夯擊能的有效性。

(2)起重機(jī)械。由于履帶式起重機(jī)重心低，穩(wěn)定性好，行走方便，同時(shí)滿(mǎn)足起重能力應(yīng)大于夯錘重量的1～2倍基本要求，故選用50 t的履帶式起重機(jī)。

(3)自動(dòng)脫鉤器。脫鉤裝置要有足夠強(qiáng)度，脫鉤快速安全，起吊時(shí)不產(chǎn)生滑鉤；脫鉤靈活，能保持夯錘平穩(wěn)下落，同時(shí)掛鉤方便、迅速。本工程擬自制自動(dòng)脫鉤器，該脫鉤器由吊環(huán)、耳板、銷(xiāo)環(huán)、吊鉤等組成，系由鋼板焊接制成。拉繩一端固定在銷(xiāo)柄上，另一端穿過(guò)轉(zhuǎn)向滑輪，固定在懸臂桿底部橫軸上，當(dāng)夯錘起吊到要求高度，升鉤拉繩隨即拉開(kāi)銷(xiāo)柄，脫鉤裝置開(kāi)啟，夯錘便自動(dòng)下落，同時(shí)可控制每次夯擊落距一致，可自動(dòng)復(fù)位，使用靈活方便，也較安全可靠。

(4)推土機(jī)選用T200型，挖掘機(jī)選擇C200型。

3.6 施工順序

清理、平整場(chǎng)地→標(biāo)出第一遍夯點(diǎn)位置、測(cè)量場(chǎng)地高程→起重機(jī)就位、夯錘對(duì)準(zhǔn)夯點(diǎn)位置→測(cè)量夯前錘頂高程→將夯錘吊到預(yù)定高度，脫鉤、自由下落進(jìn)行夯擊，測(cè)量錘頂高程→推平→重復(fù)夯擊，按確定夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)，完成一個(gè)夯點(diǎn)的夯擊→重復(fù)以上工序，完成第一遍全部夯點(diǎn)的夯擊→用推土機(jī)將夯坑填平，測(cè)量場(chǎng)地高程→在規(guī)定的間隔時(shí)間后，按上述程序逐次完成全部夯擊遍數(shù)→用低能量滿(mǎn)夯，將場(chǎng)地表層松土夯實(shí)，并測(cè)量夯后場(chǎng)地高程→最終檢測(cè)。

在確保施工安全及總工期的前提下，本工程施工采取交叉作業(yè)方法。強(qiáng)夯應(yīng)分段進(jìn)行，順序從邊緣夯向中央。起重機(jī)直線(xiàn)行駛，從一邊向另一邊進(jìn)行，每夯完一遍，用推土機(jī)整平場(chǎng)地；放線(xiàn)定位，即可接著進(jìn)行下一遍夯擊。強(qiáng)夯法的加固順序：先深后淺，即先加固深層土，再加固中層土，最后滿(mǎn)夯加固表層土，滿(mǎn)夯以低能量1 000 kN·m滿(mǎn)夯整平。

3.7 施工監(jiān)測(cè)

3.7.1 強(qiáng)夯施工過(guò)程中專(zhuān)人負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)工作

(1)開(kāi)夯前應(yīng)檢查夯錘重量和落距，以確保單點(diǎn)夯擊能量符合設(shè)計(jì)要求。

(2)在每批夯擊前，應(yīng)對(duì)夯點(diǎn)放線(xiàn)進(jìn)行復(fù)核，夯完后檢查夯坑位置，發(fā)現(xiàn)偏差或漏夯應(yīng)及時(shí)糾正。

(3)按設(shè)計(jì)要求檢查每個(gè)夯點(diǎn)的夯擊次數(shù)和每擊的夯沉量，并做好記錄。

3.7.2 夯擊過(guò)程中及時(shí)準(zhǔn)確記錄各項(xiàng)數(shù)據(jù)

(1)每個(gè)夯擊點(diǎn)的每擊夯沉量、夯坑深度、開(kāi)口大小。

(2)每批夯擊完成后，測(cè)量場(chǎng)地的夯沉量并做好記錄。

(3)施工記錄應(yīng)妥善保管，作為施工竣工資料存檔。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用強(qiáng)夯工藝對(duì)臨海大面積地下管廊地基基礎(chǔ)處理，縮短了地下管廊工程的施工工期，保證了施工質(zhì)量，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。采用強(qiáng)夯工藝對(duì)以后同類(lèi)工程地基處理，有助于在沿海地區(qū)工程投標(biāo)中降低投標(biāo)價(jià)，有效提升公司的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，具有很好的指導(dǎo)意義。

[1] JGJ 79-2012 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2] CECS 279-2010 強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程[S].

白成周(1977～)，男，本科，工程師，從事施工技術(shù)管理工作。

TU753.8

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[定稿日期]2016-10-29