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沿海吹填场地超高能级强夯置换处理技术
冯大伟
摘 要：结合某工程实例，介绍了针对沿海吹填场地淤泥质土采用超高能级强夯置换技术加固地基的施工工艺，并总结了其质量控制措施，指出通过采用该技术可提高沿海场地地基处理的适用范围。
关键词：沿海，吹填场地，强夯置换，地基处理
中图分类号：TU472 文献标识码：A
0 引言
近年来，随着工程建设规模的扩大，沿海造地不断出现，尤其是储备罐地基处理项目，为了便于航运，许多项目选址在这些地方,以保护环境和节约用地。沿海造地大多由海砂、淤泥和残积土吹填形成，针对这样的场地，常见的普通强夯置换已经无法满足大型工程对地基承载力、压缩模量的要求。工程建设中无论是预制桩、灌注桩，大多仅用于单体独立基础，但是大面积的地基处理成本很高，施工速度慢,很少使用桩基础。再之，虽然桩基的深层处理效果好,但在吹填软弱场地中，浅层抗水平承载力低，负摩擦大，处理效果并不理想。在长期沿海地区的地基处施工过程中，不断实践总结经验，终于摸索出一套处理此类地基的方法，即超高能级强夯的地基处理方法。
1 工程概况
锦州港油品罐区就位于人工吹填形成的陆域地基上,其上部吹填土为细～中细砂、粉土为主。吹填土下部为淤泥质土与粉土互层，为软弱层，承载力在70kPa～100kPa,层底埋深在7m～8m左右，再下部为原海底海相沉积层，承载力在120kPa，层底埋深为16m。根据填海处理深度的不同，该项目采用15000kN ? m处理。
2 工艺原理
沿海吹填场地超高能级强夯置换处理施工工艺中，将常用的普通强夯置换能级提高到10000kN ? m 以上，夯锤直径加大，使其变成超高能级强夯置换，这样就解决了普通强夯深层承载力较低,变形大，不能满足工程要求的难题。而且超高能级强夯置换法处理地基的优势是成本低，施工速度快，浅层、深层处理效果均很好。
3 施工工艺流程及技术要点
3.1 施工工艺流程
施工准备→场地平整→点夯原点预夯→第1遍点夯施工、过程填料→平整场地→第2遍点夯原点预夯→第2遍点夯施工、过程填料→第3遍点夯施工、过程填料→满夯施工→检测验收。
3.2操作要点
3.2.1 施工现场准备
施工现场准备主要包括:施工现场踏勘,对甲方、设计单位提供的图纸、标准、测点等数据进行实地检测并在现场建立施工测量控制网。
1) 施工测量遵循“从整体至局部，先控制后细部”的原则，在开工前全面熟悉设计文件。根据施工图纸和现场布设的坐标控制网测放出夯点的主控制点位置，然后细部用钢卷尺测放出其他夯点。
2) 在每一遍夯击前应对夯点放线进行复核，如施工中发现夯锤偏离夯坑中心超过规范和设计的要求时，应立即调整对中。
3) 夯锤就位时，夯锤中心和测放的夯点要重合，必要时以夯点为中心画石灰圈，提高夯锤就位准确度。
4) 对测量人员进行培训交底，要求熟悉测量设备与工具， 按有关规定进行测量仪器设备的常规检验和校正。
3.2.2高能级强夯夯击能（落距）控制
根据工程所需的夯击能和确定的锤重,相应的锤的落距即可确定,开工前，应检查夯锤的质量和落距，施工过程中，落距应通过钢丝绳锁定控制，并在龙门架上做出落距标志。在技术交底中，应由技术员按照能级要求，针对不同质量的夯锤，将每一夯锤的落距向班组长逐一交底，以确保夯击能符合设计要求。施工过程中，对夯锤落距的偏差要求一般控制在0.3 m以内。
3.2.3 强夯夯击次数
夯击次数应通过试夯来确定，且应满足后一击夯沉量不大于前一击夯沉量。
3.2.4 间距及布点形式
1) 点夯:第1遍夯点布置在正方形角点，夯点间距9m，夯击能为15000kN ? m，每点夯击次数暂定为42击，最后两击平均夯沉量不大于150mm;第2遍夯点布置在正方形对角线交点，夯击能为15000kN ? m，每点夯击次数暂定为38击，最后两击平均夯 沉量不大于150mm;第3遍夯点布置在正方形单边中点，夯击能为8000kN ? m，每点夯击次数暂定为15击，最后两击平均夯沉量不大于150 mm。
2) 满夯:点夯施工完毕后,先将场地整平，然后对地基进行满夯 ,满夯夯击能2000kN ? m，满夯3遍,夯点锤印叠加1/3,每点夯击次数3击～5击。
3.2.5高能级强夯落距控制
根据工程所需的夯击能和确定的锤重,相应的锤的落距即可确定,开工前，应检查夯锤的质量和落距，施工过程中，落距应通过钢丝绳锁定控制，并在龙门架上做出落距标志。
3.3 施工过程关键控制
3.3.1 主夯点原点预夯
场地只在填海造地上回填了2m左右碎石垫层，场地的承载力太低，如果直接进行高能级施工会使夯锤陷人淤泥中无法拔出，更有可能造成夯机侧翻。
针对这种情况，我们采取原夯点预夯，能级逐渐提升的处理方法，夯机就位后，进行5000kN ? m和8000kN ? m强夯，先进行5000kN ? m强夯，在夯击过程中会出现夯坑出水、夯坑过深、 吸锤等情况，这时就要做到随时进行填料，为了施工安全，严厉禁止在夯坑中有积水的情况下继续强夯作业，一旦夯坑中出现积水，应立即进行夯坑回填，此时的回填不必将夯坑全部填满，只要回填料可以盖过水面30cm～50cm即可，回填料的粒径控制在40cm以内，由于能级较高，太小的粒径无法承受如此大的冲击，当夯锤不再出现明显下降，此时的锤击数通常为4击～6击左右。
达到一定承载力后，将夯坑填平 ，在此夯点位置上进行8000kN ? m强夯，锤击数通常为4 击～6 击 ，在夯击过程中同样会出现上述情况，同样得做到随时填料，由于场地原因，在整个施工过程中要时刻注意夯机是否倾斜，做到安全第一。当达到一定的承载力后，才可进行下一个能级的强夯。
3.3.2 主夯点施工控制
当预夯结束后，便可进行超高能级主夯点的施工，在夯击过程中前2击 ，3击夯坑还可能会出现透水、锤偏情况，这时要及时填料，此时的填料可是少量局部回填，如锤偏现象，可以少量填料，哪边偏就填哪边，只要能将夯锤矫正即可，4击 ，5击后随着锤击数的增加，夯坑趋于稳定，透水现象不再出现，此时夯坑达到3m左右再进行填料，但必须达到3次连续夯（夯击过程中不填料），每次连续夯的锤击数不小于8击 ，这样可以确保将石料送下软弱土层中，而不是只将表面打成一个硬壳，填料次数不小于3次，停夯标准为最后两击平均沉降量不大于15cm。施工过程中，如发现夯坑底歪斜较大，需及时用碎石将坑底垫平后方可继续施工;夯锤气孔应保持畅通，如遇堵塞，应立即清除。试夯区夯后检测其转换深度为7m，影响深度为15m。15000kN ? m强夯夯点见图1。
从图1可以看出：
1) 点夯:第1遍夯点布置在正方形角点，夯点间距9m，夯击能为15000kN ? m，每点夯击次数暂定为42击 ，最后两击平均夯 沉量不大于10mm;第2 遍夯点布置在正方形对角线交点，夯击能为15000kN ? m，每点夯击次数暂定为38击 ，最后两击平均夯沉量不大于10mm;第3遍夯点布置在正方形单边中点，夯击能为8000kN ? m，每点夯击次数暂定为15击 ，最后两击平均夯沉量不大于10mm。
2) 满夯:点夯施工完毕后，先将场地整平，然后对地基进行满夯，满夯夯击能为2000kN ? m，满夯3遍，夯点锤印叠加1/3，每点夯击次数3击～5击。
3) 施工采用填料夯，填料采用开山碎石土，填料为块石最大 粒径不大于300mm的天然良好级配，填料含土量不大于30% ，不允许含树根、杂草等腐殖土。
3.3.3 清理淤泥
每遍夯结束后，将场地内挤出、隆起的淤泥清除干净，这样有利于施工质量和下一道工序的进行。
3.4夯后检测
超高能级强夯置换处理场地后，检测应在地基处理后2周～4周后进行。地基检测项目：地面夯后沉降量测量、钻探取样、土工试验、重型动力触探试验、标准贯入试验，地基静载荷试验。经强夯试验检测证明：2000kN ? m置换深度为7.4m，加固 深度为11m～12m，15000kN ? m置换深度为7.7m，加固深度为17m～18m。
3.5 回填材料
1)高能级强夯施工前在吹填沙场地回填2m厚的碎石，以确保夯机正常施工。
2)夯坑回填选用符合设计要求级配的石料，使其可以达到地基承载力要求。
4 质量控制措施
4.1 高能级强夯夯击次数
夯击次数应通过试夯来确定，且应满足最后两击平均夯沉量不宜大于10mm。
4.2 夯点间距及布点形式
超高能级为15000kN? m时，强夯前进行点夯原点预夯，能级为5000kN ? m～8000kN? m，逐级提高以保证吹填场地具有一定承载力，满足超高能级设备的行走和施工要求。强夯布点形式采用正方形9m布点形式，4遍处理工艺。第1遍夯点布置在正方形角点，第2遍夯点布置在正方形对角线交点 ，第3遍夯点布置在正方形单边中点，第4遍为满夯。
4.3 强夯落距的控制
根据工程所需的夯击能和确定的锤重，相应的锤的落距即可确定，开工前，应检查夯锤的质量和落距，施工过程中，落距应通过钢丝绳锁定控制，并在龙门架上做出落距标志。
4.4其他技术质量措施
1) 现场的控制桩要树立明显标志加以保护，并定期进行复核检查。
2) 测放的夯点位置，应用明显的标志标出夯位中心点。
3) 落距确定后，锁定控制落距钢丝绳，并在龙门架上标出落距标志。
4) 夯锤气孔保持畅通，如遇堵塞，应随时将塞土清除。
5) 如施工中发现锤偏离坑中心，应立即调整对中，夯击后如 发现坑底歪斜较大，需及时用土将坑底垫平后，方可继续夯击。
6) 认真做好施工记录，对每击的沉降量都应进行沉降观测和记载，并掌握好停锤标准。
7) 异常现象，对夯沉量异常、夯锤反弹、地表隆起过大、拔锤困难、要加强监测，如实记录，并及时报告业主和监理工程师研究解决办法。
8) 沉降量有控制要求时，每遍夯前和夯后都应用10m×10m方格网对场地夯沉量进行测量。
5 结语
进行超高能级强夯置换处理，可以挤密土层，通过填料形成强夯压密柱从而提高地基整体承载力，并以夯点作为排水通道，填料的碎石形成一层硬壳，隔绝地表深处的淤泥，加速土体固结， 提高地基土的承载力。对于饱和软粘性土、淤泥、淤泥质土、素填土和杂填土等软弱地基，地基采用超高能级强夯置换法处理，克服了普通强夯处理深度低的局限性，取得了较好的处理效果。同时，超高能级强夯置换法具有施工简便、机具设备简单，施工质量易于控制，大大节约成本的特点。
