郭 敏

（山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 太原 030009）

0 引言

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的進(jìn)程中，土地資源緊缺的局面愈發(fā)明顯，為獲得更寬廣的發(fā)展空間，以填海造陸的方法建設(shè)地基成為重要的趨勢，例如港口、碼頭等。但就現(xiàn)場地質(zhì)條件來看，該類陸域地塊的土質(zhì)偏松軟，地基缺乏足夠的承載性能，不具備直接建設(shè)的條件，因此需采取地基處理措施，以改善地基的使用效果。填海造陸的面積較大、地基處理要求較高，可采用兼具質(zhì)量和效益的強(qiáng)夯法，以較少的資源投入完成地基處理工作。隨著行業(yè)的發(fā)展，超高能級(jí)強(qiáng)夯地基處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，其在地基處理中的突出應(yīng)用優(yōu)勢也正在逐步顯現(xiàn)。

1 工程概況

大連金州灣國際機(jī)場，以離岸填海建造人工島的方法建設(shè)，按4F標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)飛行區(qū)，具備起降“空中客車”A380大型民航客機(jī)的能力。工程陸域形成區(qū)的土層分布一致性較好，主要分為如下幾個(gè)層次：第一層，海相沉積的軟土層，層厚9m～16m，不同范圍厚度有所差異，總體呈現(xiàn)自南向北增厚的特點(diǎn)；第二層，海陸交互相沉積的黏土和粉質(zhì)黏土層；第三層，陸相沉積的黏土和粉質(zhì)黏土層。工程采用疏浚換填處理方法，回填陸域交工標(biāo)高3.2m～5.25m，回填土層平均厚度23m；規(guī)劃57.5m×120m的區(qū)域，組織超高能級(jí)強(qiáng)夯試驗(yàn)，夯擊能達(dá)到18000kN·m。

2 超高能級(jí)強(qiáng)夯地基處理技術(shù)施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 施工工藝流程

基本流程為：現(xiàn)場準(zhǔn)備——第1遍點(diǎn)夯、過程填料——第2遍點(diǎn)夯、過程填料——第3遍點(diǎn)夯、過程填料——滿夯——質(zhì)量檢驗(yàn)。

2.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

2.2.1 現(xiàn)場準(zhǔn)備

全面的現(xiàn)場準(zhǔn)備能夠給超高能級(jí)強(qiáng)夯創(chuàng)設(shè)良好的條件，具體如下：

（1）施工測量。為了保證測量的全面性和準(zhǔn)確性，采取的是“從整體到局部”的基本工作思路；根據(jù)現(xiàn)場的坐標(biāo)控制網(wǎng)，結(jié)合圖紙要求，準(zhǔn)確測放各主控制點(diǎn)的位置，在此基礎(chǔ)上，完成其他夯點(diǎn)的測放工作。

（2）復(fù)核?？紤]到點(diǎn)夯位置的準(zhǔn)確性要求，每遍夯擊前先復(fù)核放線結(jié)果，確認(rèn)無誤后方可夯擊。

（3）夯錘的調(diào)整。根據(jù)夯擊要求，安排夯錘就位，此時(shí)檢測夯錘中心與夯點(diǎn)，判斷兩者是否重合，若有偏差則加以調(diào)整。

（4）培訓(xùn)與交底。施工前組織員工培訓(xùn)，提高其工作水平，使其掌握設(shè)備操作方法；組織技術(shù)交底，使施工人員對(duì)現(xiàn)場的情況有著全面的認(rèn)識(shí)，避免盲目施工。

2.2.2 夯錘落距的控制

綜合考慮夯擊能要求和錘重，據(jù)此確定合適的落距。通過鋼絲繩鎖定控制的方式有效調(diào)整落距，保證其合理性，并準(zhǔn)確地在龍門架處標(biāo)記落距。施工中可能采用到不同重量的夯錘，各自對(duì)應(yīng)的落距有所不同，因此需要詳細(xì)進(jìn)行交底。實(shí)際施工中，加強(qiáng)對(duì)夯錘落距的檢測與控制，要求偏差在0.3m以內(nèi)，且越小越好。

2.2.3 夯擊次數(shù)

提前組織試驗(yàn)，通過此方式確定合適的夯擊次數(shù)，在試驗(yàn)期間充分關(guān)注前、后相鄰兩次夯擊的夯沉量，要求后一次不超過前一次，以便經(jīng)過重復(fù)夯擊后，使地基逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槊軐?shí)、穩(wěn)定的狀態(tài)。

2.2.4 間距及布點(diǎn)形式

（1）點(diǎn)夯。分多次有序完成點(diǎn)夯作業(yè)：第1遍，夯擊能18000kN·m，夯點(diǎn)布置在正方形角點(diǎn)，各點(diǎn)夯擊42擊；第2遍，夯擊能18000kN·m，夯點(diǎn)布置在正方形對(duì)角線交點(diǎn)，各點(diǎn)夯擊38擊；第3遍，夯擊能8000kN·m，夯點(diǎn)布置在正方形單邊中點(diǎn)，各點(diǎn)夯擊15擊。還需關(guān)注每遍的最后兩擊平均夯沉量，均不可超過150mm。

（2）滿夯。按前述提及的思路點(diǎn)夯后，整平場地，進(jìn)入滿夯環(huán)節(jié)，此時(shí)夯擊3遍，夯擊能均按照2000kN·m予以控制，夯點(diǎn)錘印疊加1/3。

2.3 施工期間的控制要點(diǎn)

2.3.1 主夯點(diǎn)原點(diǎn)預(yù)夯

場地承載力不足時(shí)，若直接組織高能級(jí)強(qiáng)夯作業(yè)，可能會(huì)出現(xiàn)夯錘大范圍沉陷的情況，難以順暢地將夯錘從淤泥中拔出。為此，采取原點(diǎn)預(yù)夯的處理方法，逐步提高能級(jí)。用5000kN·m的夯擊能予以處理，在此期間存在夯坑出水、吸錘等問題，此時(shí)根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)填料，且夯坑中存在積水時(shí)禁止強(qiáng)夯，而是需要以回填的方法加以處理，但此條件下的回填量無需達(dá)到填滿的狀態(tài)，正常情況下以蓋過水面30cm～50cm為宜?；靥钏玫奶盍狭娇刂圃?0cm以內(nèi)，但不可過小，否則填料難以承受過于強(qiáng)烈的沖擊作用。經(jīng)過夯擊后，若夯錘無明顯下沉跡象，則填平夯坑，而后將夯擊能提升至8000kN·m，在此過程中仍有可能出現(xiàn)5000kN·m強(qiáng)夯時(shí)的問題，此時(shí)依然需要及時(shí)以填料的方法加以解決。在整個(gè)強(qiáng)夯施工期間，需要加強(qiáng)對(duì)夯機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的觀測，避免因傾斜而誘發(fā)安全事故。

2.3.2 主夯點(diǎn)的控制

預(yù)夯后，組織超高能級(jí)主夯點(diǎn)施工，此階段的前2擊可能仍有前述提及的透水或是其他問題，依然需以回填的方式加以處理，但具體根據(jù)實(shí)際情況做局部回填即可。隨著夯擊次數(shù)的增加，夯坑逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的狀態(tài)，此時(shí)透水不再發(fā)生，待夯坑達(dá)到3m左右時(shí)可以安排填料，但需做3次連續(xù)夯處理，以確保填入的石料能夠在外力作用下被送入軟弱土層，每次連續(xù)夯的錘擊數(shù)至少達(dá)到8擊，具體根據(jù)實(shí)際情況做合理的控制，待最后兩擊平均夯沉量不超過15cm時(shí)，具備停夯的條件。夯擊期間加強(qiáng)觀察，若夯坑底歪斜，先檢查具體情況，再用碎石墊平坑底；全過程中夯錘的氣孔需保持暢通的狀態(tài)，若有堵塞現(xiàn)象，也需及時(shí)清理干凈。以18000kN·m強(qiáng)夯為例，其夯點(diǎn)布置情況，如圖1所示。

圖1 18000 kN·m強(qiáng)夯夯點(diǎn)布置圖（單位:m)

結(jié)合圖1內(nèi)容展開分析，明確點(diǎn)夯、滿夯的作業(yè)要點(diǎn)，具體如下：

（1）點(diǎn)夯。分多次有序完成點(diǎn)夯作業(yè)：第1遍，夯擊能18000kN·m，夯點(diǎn)布置在正方形角點(diǎn)，各點(diǎn)夯擊42擊；第2遍，夯擊能18000kN·m，夯點(diǎn)布置在正方形對(duì)角線交點(diǎn)，各點(diǎn)夯擊38擊；第3遍，夯擊能8000kN·m，夯點(diǎn)布置在正方形單邊中點(diǎn)，各點(diǎn)夯擊15擊。還需關(guān)注每遍的最后兩擊平均夯沉量，均不可超過150mm。

（2）滿夯。點(diǎn)夯后整平場地，進(jìn)入滿夯環(huán)節(jié)，此時(shí)夯擊3遍、夯擊能均按照2000kN·m予以控制，夯點(diǎn)錘印疊加1/3。

（3）填料。材料選用的是開山碎石土，最大粒徑不超過300mm，不摻雜樹根、雜草等不利于回填密實(shí)性的材料，含土量不超過30%。

2.3.3 現(xiàn)場清淤

每完成一遍夯擊作業(yè)后，及時(shí)將殘留在現(xiàn)場的淤泥清理干凈，以免影響后續(xù)夯擊作業(yè)的順利開展。

2.4 夯擊后的質(zhì)量檢測

現(xiàn)場檢測至關(guān)重要，時(shí)間安排在地基處理后的2～4周。檢測內(nèi)容包含：測量地面沉降量、土工試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、地基靜載荷試驗(yàn)、重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)、鉆探取樣分析。實(shí)測結(jié)果顯示，對(duì)于2000kN·m、18000kN·m而言，其應(yīng)用效果為：置換深度分別為7.4m，、7.7m，加固深度分別為11m～12m、17m～18m。

2.5 回填材料

于吹填沙場回填碎石，厚度控制在2m，目的在于使夯機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。夯坑回填時(shí)，材料可以選擇級(jí)配良好的石料，粒徑也需得到有效的控制，以便承受強(qiáng)夯期間的沖擊力。

3 超高能級(jí)強(qiáng)夯地基處理技術(shù)的質(zhì)量控制

3.1 夯擊次數(shù)的控制

以試夯的方式掌握現(xiàn)場情況，確定合適的夯擊次數(shù)，同時(shí)需要充分考慮到最后兩擊平均夯沉量，要求該值不超過10mm。

3.2 夯點(diǎn)間距及布點(diǎn)形式的控制

先安排原點(diǎn)預(yù)夯，在此基礎(chǔ)上，逐步增加夯擊能級(jí)，以循序漸進(jìn)的方式完成夯擊作業(yè)，確保經(jīng)過處理后的場地有足夠的承載能力。強(qiáng)夯布點(diǎn)較為關(guān)鍵，較為可行的是正方形9m布點(diǎn)的方式，分4遍有序夯擊。

3.3 落距的控制

夯錘的落距根據(jù)工程夯擊能要求和錘重而定，在施工前需要對(duì)夯錘的質(zhì)量和落距做詳細(xì)的檢查，保證各項(xiàng)基礎(chǔ)條件均無誤。為保證落距的合理性，采取鋼絲繩鎖定控制的方式。

3.4 其他質(zhì)量控制措施

在現(xiàn)場設(shè)置醒目的控制樁，并采取有效的防護(hù)措施，以免在強(qiáng)夯施工中受損，后續(xù)定期復(fù)核，確保無誤。經(jīng)過夯點(diǎn)測量放樣后，設(shè)置標(biāo)志。有效鎖定控制落距的鋼絲繩，實(shí)現(xiàn)對(duì)落距的有效控制，同時(shí)在龍門架上標(biāo)記出落距標(biāo)志。夯錘是強(qiáng)夯施工中的重要裝置，其氣孔需保持暢通的狀態(tài)，若有堵塞則及時(shí)清理。夯錘偏離坑中心時(shí)，做詳細(xì)的檢查，及時(shí)調(diào)整；若夯坑底部有明顯的歪斜現(xiàn)象，用土墊平，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)夯擊。施工期間加強(qiáng)對(duì)數(shù)據(jù)的采集與記錄，例如每擊的沉降量，根據(jù)實(shí)測結(jié)果判斷實(shí)際夯擊情況，掌握停錘標(biāo)準(zhǔn)。若遇到夯沉量異常、地表隆起等問題，需加強(qiáng)觀測，及時(shí)與監(jiān)理工程師、業(yè)主溝通，基于現(xiàn)場情況探尋合適的解決辦法，盡可能在較短的時(shí)間內(nèi)以科學(xué)的方法處理問題。每遍夯前、夯后，均及時(shí)測量場地夯沉量，做對(duì)比分析，判斷夯擊施工效果。

4 超高能級(jí)強(qiáng)夯工藝的施工監(jiān)測與質(zhì)量檢測

第1、2遍點(diǎn)夯的監(jiān)測屬于重點(diǎn)內(nèi)容，所涵蓋的指標(biāo)包含深層水平位移、分層沉降、孔隙水壓力、地下水位等，盡可能保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的全面性和監(jiān)測結(jié)果的可靠性，以便根據(jù)數(shù)據(jù)分析強(qiáng)夯施工情況，用數(shù)據(jù)指導(dǎo)后續(xù)工作的開展。并且，組織試驗(yàn)，檢測夯擊施工質(zhì)量。

4.1 深層水平位移的監(jiān)測

以土體深層側(cè)向位移監(jiān)測結(jié)果為例，根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：

（1）水平方向。土體越遠(yuǎn)離中心夯點(diǎn)時(shí)，深層水平位移越小，反之距離越近則越大。

（2）垂直方向。以地表約2.0m深度為分界點(diǎn)，該范圍內(nèi)的地表位移朝向夯點(diǎn)方向；反之，則具有遠(yuǎn)離夯點(diǎn)的位移特點(diǎn)，且隨著深度的增加，位移量也將逐步加大，以深度為6.0m處最為特殊，此時(shí)的位移量最大，而超過6.0m后，即便深度逐步增加，但水平土體位移量并未呈現(xiàn)出增加的變化趨勢，反而是逐步減小，直至為零。

4.2 地表沉降的監(jiān)測

將夯坑周邊地表作為重點(diǎn)監(jiān)測對(duì)象，判斷其是否存在沉降、隆起的情況，若有則明確具體的發(fā)生量。結(jié)果顯示：夯坑周邊地表僅有沉降現(xiàn)象，具體程度取決于夯坑與地表的距離，越近則有越為明顯的沉降，反之沉降有所減小。

4.3 深層沉降的監(jiān)測

著重考慮的是分層沉降和深層沉降板監(jiān)測兩個(gè)方面，根據(jù)實(shí)測結(jié)果展開分析，可以發(fā)現(xiàn)：每遍點(diǎn)夯引起的地基沉降存在一處明顯的發(fā)生范圍，即集中在23m以內(nèi)，并且隨著深度的增加，沉降量有減小的變化趨勢；此外，隨著點(diǎn)夯遍數(shù)的增加，其引起的土層沉降量有逐步減小的變化趨勢。

4.4 孔隙水壓力的監(jiān)測

根據(jù)測頭埋設(shè)深度，對(duì)比分析各項(xiàng)孔壓數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)：孔壓測頭所測的孔壓變化最大值為119kPa，在不同深度范圍內(nèi)的表現(xiàn)有所不同，其中約20m深時(shí)約為40kPa，根據(jù)此特點(diǎn)可以得知，對(duì)于20m深度土層而言，夯擊能均會(huì)對(duì)其造成影響；還有部分孔壓測頭雖然有所變化但幅度較小，此時(shí)有理由說明該處的土體有良好的滲透性，雖然在夯擊過程中會(huì)產(chǎn)生孔壓，但其在短時(shí)間內(nèi)快速消散。

4.5 地下水位的監(jiān)測

以施工期間采集到的地下水位觀測數(shù)據(jù)為主要的參考，綜合考慮到現(xiàn)場潮汐變化，做系統(tǒng)性的分析?？梢园l(fā)現(xiàn)，地下水位、潮汐的變化具有較為明顯的同步性特征，此結(jié)果說明現(xiàn)場地基土體有良好的透水性；從另一角度來看，潮汐會(huì)對(duì)孔隙水壓力造成影響，換言之，在潮汐發(fā)生變化后，現(xiàn)場地基的孔隙水壓力也將發(fā)生改變。

4.6 夯坑夯沉量的監(jiān)測

第1遍點(diǎn)夯期間，在現(xiàn)場取1個(gè)夯點(diǎn)，圍繞該部位開展測量工作，采集夯坑的夯沉量數(shù)據(jù)?？梢园l(fā)現(xiàn)：不同作業(yè)階段的夯沉量有所差異，對(duì)于點(diǎn)夯前4擊而言，其共同特性在于單擊夯沉量較大，而隨著施工進(jìn)程的推進(jìn)，夯擊次數(shù)增加時(shí)，單擊夯沉量呈現(xiàn)出逐步減小的變化趨勢；通過對(duì)觀測數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性分析發(fā)現(xiàn)，累計(jì)夯沉量的增加值趨于收斂，意味著在夯擊能的作用下，地基土體具有密實(shí)性，經(jīng)過多次夯擊后，強(qiáng)夯加固效果良好。

4.7 強(qiáng)夯超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)檢測

地基加固前、后分別設(shè)3孔，以滿足超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)要求，于該處組織試驗(yàn)，給超高能級(jí)強(qiáng)夯施工效果的判斷提供參考依據(jù)。根據(jù)實(shí)測結(jié)果展開分析，可以發(fā)現(xiàn)：相比于加固處理前，超重型動(dòng)力觸探錘擊數(shù)有大幅度的增加，意味著現(xiàn)場地基的密實(shí)性較之于未處理時(shí)有顯著的提升，回填土的密度有所增加（表層約2.0m深度范圍除外），總體上，經(jīng)過超高能級(jí)強(qiáng)夯工藝處理后的地基在承載力、穩(wěn)定性方面均得到顯著的改善。

5 結(jié)束語

綜上所述，超高能級(jí)強(qiáng)夯對(duì)于提高地基綜合質(zhì)量而言有重要的意義，經(jīng)過本文有關(guān)于工程實(shí)例的分析后發(fā)現(xiàn)，在沿海地區(qū)填海造陸施工中，現(xiàn)場地基的承載性能有限，在應(yīng)用超高能級(jí)強(qiáng)夯工藝后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)塊石回填土地基的有效處理，土體原有結(jié)構(gòu)在強(qiáng)夯作用下遭破壞，土體由松散轉(zhuǎn)變?yōu)槊軐?shí)狀態(tài)，影響深度超過20m，地基的強(qiáng)度提高，能夠給工程其它建設(shè)工作的開展提供良好的基礎(chǔ)。由此也說明，超高能級(jí)強(qiáng)夯在地基處理中具有可行性，有推廣應(yīng)用價(jià)值。