港口码头陆域堆场软土地基强夯法结合轻型井点降水加固处理技术分析

【摘 要】 本文结合港口码头工程对强夯结合轻型井点降水法处理软土地基技术进行了论述，可供大家交流。

【关键词】 港口码头堆场；强夯法；轻型井点降水；软地基；加固处理

前言

强夯法在港口码头、机场跑道、铁路和公路路基等工程广泛应用，是最常用的软基处理方法之一。与其它处理软基方法相比，强夯法处理软基的施工设备、施工工艺和操作都比较简单，适用土质范围广，加固效果显著，处理后可取得较高的承载力。据有关资料显示，一般的地基强度可提高2～5倍，变形沉降量小，压缩性可降低2～10倍，加固影响深度可达6～10m，土粒结合紧密，有较高的结构强度；其工效高，施工速度快，节省加固材料，施工费用低。

1.软土的工程特性分析

1.1含水量较高。软土的成分主要是由粘土粒组和粉土粒组组成，并含少量的有机质，这类土的含水量比较高。

1.2透水性差。软土在荷载作用下固结速度很慢。当地基中有机质含量较大时，土中可能产生气泡，堵塞渗流通道而降低其渗透性。所以在软土层上的建筑物基础的沉降拖延很长时间才能稳定，同样在荷载作用下地基土的强度增长也是很缓慢的。

1.3 压缩性较高。天然状态的软土层大多数属于正常固结状态，但也有部分是属于超固结状态，近代海岸滩涂沉积为欠固结状态。欠固结状态土在荷重作用下产生较大沉降。超固结状态土，当应力未超过先期固结压力时，地基的沉降很小。

1.4.流变性强。在荷载的作用下，软土承受剪应力的作用产生缓慢的剪切变形，并可能导致抗剪强度的衰减，在主固结沉降完毕之后还可能继续产生可观的次固结沉降。

2.强夯法施工工艺

2.1强夯加固机理

强夯法是在极短的时间内对地基土体施加一巨大的冲击能量（一般而言此冲击能量不小于800kN-m），加荷历时约几十毫秒，对含水量较大的土层，加荷时间约100毫秒左右。这种突然释放的巨大能量，将转化为各种波型传到地下。首先到达某指定范围的波是压缩波，它使土体受压或受拉，能引起瞬时的孔隙水汇集，因而使地基土的抗剪强度大为降低，据理论计算这种波以振动能量的7%传播出去，紧随压缩波之后的是剪切波，以振动能量26%传播出去，剪切波会导致土体结构的破坏。此外的瑞利波（面波）以振动能量的67%传出，在夯点附近造成地面隆起。土体在这些波的综合作用下，土体颗粒重新排列相互靠拢，排出孔隙中的气体，使土体挤密压实，强度提高。

土强度提高过程可分为四个阶段：①夯击能量转化，同时伴随强制压缩或振密；②土地液化或土体结构破坏；③排水固结压密；④触变恢复并伴随固结压密。其中第一阶段是瞬时发生的，第四阶段是强夯终止后很长时间才能达到的，中间两个阶段则介于上述两者之间。

2.2 强夯施工工艺流程

①在整平后的场地上标出第一遍夯击点的位置，并测量场地高程；②起重机就位，使行锤对准夯点位置；③测量夯前锤顶高程；④将夯锤吊到预定高度，开启脱钩装置，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因吭底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将吭底整平；⑤重复上述步骤4，按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击；⑥换夯点重复上述步2至5，直到完成第一遍全部夯点的夯击；⑦用推土机将夯坑填平，并测量场地高程；⑧在规定时间间隔后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用底能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量场地高程；⑨根据上述强夯施工顺序，再最后一遍点夯夯击完成后，用推土机将夯坑填平。满夯采用小夯锤夯击，并适当增加满夯的夯击次数，以提高表层土的夯施效果；⑩满夯后回填碾压最终层面高程达到设计高程，并进行等载预压。

3.工程案例

苏州港常熟港区兴华作业区件杂货码头陆域道路堆场工程位于常熟沿江经济开发区，长江通州沙河段末端徐六泾节点上端的右岸，常浒河口东侧野猫口附近，西边紧临兴华三期码头港区西北侧地块，总占地137亩。原为江边滩涂，后经人工吹填形成陆域，吹填形成陆域后一直未开发动工，现新建为件杂货堆场，场地承载力要求较高，必须对场地进行地基处理。考虑到强夯工法设备简单、施工方便、经济高效、适用范围广、节省材料、工期短等优点，现拟对全场地采用强夯进行加固处理。

4.试夯施工时遇到的问题

在施工人员进场后采用强夯机进场试夯，夯锤为10t，试夯时提升高度为4m，夯能约400KN.M。试夯后夯锤陷入泥土中无法提起，夯沉量大，夯坑周边明显隆起，呈弹簧土现象，试夯效果不理想。试夯后技术人员对原状土进行了取样检测分析，土体含水率达40%，渗透系数为10-7，土体属粉质粘土，渗透性较差。

5.改进施工措施

经分析计算，采用多方案比较后，最终确定改用轻型井点降水加强夯的办法，井点管采用长短间隔布置，短井点管长3.0m，长井点管长6.0m，井点管间距4.0m，卧管间距4.0m，共降水三遍。选择夯锤重15T，夯锤直径D=2.0m，落距h=12m，夯点间距5.0m，呈梅花形布置，夯击遍数为3遍，夯击次数为每点5-7次，最后两击的平均沉降量要求小于5cm。强夯施工完成后采用1000KJ夯能普夯1遍，普夯间距为2.5m。

6.强夯法施工质量控制

施工质量控制主要分两步实施，首先对整个场地划分成若干个区域，分区域进行排水沟开挖和井点降水，每个区域井点管连成封闭环，区域内降水和强夯交替进行，而封闭井点管始终保持抽水状态，隔离了区域外丰富的地下水的渗透，保证了区域内部降水和强夯的效果。根据地质情况和设计要求，每一遍降水都需降至满足上部荷载所需地基处理的深度范围以下，并连续抽水7天后再拔管强夯。若碰到雨季，增加排水设备，保证排水畅通，地表无积水，及时排除夯坑及场地积水。

其次是对强夯的质量控制。

1）强夯施工必须按设计确定的技术参数进行试夯，并详细记录试夯夯击的锤能、锤面积、点距、点夯击数、每击下沉量、夯击遍数、夯坑深度及最后两击贯入度差值，间歇一周时间进行检测，由设计根据现场试夯结果以及处理效果调整确定正式的强夯参数。

2）施工结束后，隔2周时间对地基加固质量进行检查。

3）强夯施工中，密切注意异常现象，对夯沉量异常、夯锤反弹、偏锤、地表隆起等要加强检测，如实记录，并及时作出相应措施，如周围出现明显隆起，如一击时就出现明显隆起，则要适当降低夯击能量，相邻夯坑内隆起量小于5cm。

4）.夯锤气孔应保持畅通，防止堵塞，应随时将气孔余土清除。

5）通过原位检测判断强夯加固效果，如采用十字板试验、标准贯入试验等。

7.强夯法处理软基效果

根据检测单位在完工后的现场检测报告，采用强夯法处理土基回弹模量为50.1～71.3Mpa，地基承载力≥120Kpa，工后沉降≤20cm，满足设计要求。

8.结语

港口码头的施工建设是一个艰巨又复杂的技术工程，不同的进度会有不一样的问题，运用的应急方法也是不同的。因此作为项目的管理者就要大胆创新地探究管理想法，保持与时俱进，全面有序地完成强夯施工法在港口码头中的应用。对本项目中经过施工单位认真严格按设计参数进行施工，并控制施工质量，较好地完成了本项目的施工任务；采用强夯法进行软基处理后，经过各项试验及相关记录数据整理分析，已达到了预期设计目标。