降水联合强夯法在吹填地基处理中的应用

陈俊，蒋子皓

（中交二航局第一工程有限公司，湖北 武汉 430040）

埃及阿布基尔集装箱码头项目位于埃及亚历山大市以北的地中海沿岸，项目拥有1200 米长码头岸线和59 万平米堆场，作为集装箱转运与堆存场所。其中，码头与堆场浅层地基允许承载力要求达到160Kpa以上，土体弹性模量大于60MPa；同时要求地基25 年内沉降值不超过15cm。

图1 阿布基尔集装箱码头项目

图2 处理前后CPT 检测对比

图3 处理前后CPT 检测对比

1 工程概况

大部分场区上覆吹填细砂，厚度5～9 米不等，压实度不良，吹填细砂层顶标高为3.0m。大部分区域细颗粒（＜0.075mm）含量不大于10%，部分区域（排水口附近）处区域的细颗粒含量超过10%，局部甚至达到30%及以上。吹填砂下部依次为：①粘土，分布均匀，厚度一般为8～10m；②中密砂，厚度约为4m；③硬黏土，厚度为3～6m；④密实砂，通常厚度不超过5m；⑤致密砂，CTP 试验qc ＞30Mpa。地基场地的物理力学指标见表1。地下水位标高为0.4～1.0m。

表1 现场土层岩土力学参数

2 降水联合强夯法

2.1 降水施工

在滤管埋设之前，在挖掘机上配置直径为50cm 螺旋钻头对井点位置进行钻孔，待形成完整的孔洞后立即安装滤管，由于孔内可能出现孔壁局部坍塌会导致滤管未能抵达设计标高时，可采用挖机轻压虑管至设计标高，以确保降水深度满足施工要求。待滤管安装完成之后即可进行内衬管的安装，内衬管安装之前需检查外侧的滤管包裹是否严实，防止泥沙进入内衬管。内衬管完整完成后即可进行碎石填充，填充采用2cm 的碎石。内管安装完毕之后即可连接整套排水系统，抽水泵需埋置至接近内衬管底部位置，每台抽水泵需与全自动液压位控制器连接，保证管井中水位降低至水泵以下时停止工作，防止水泵空转造成损坏。

2.2 强夯施工工艺

2.2.1 施工参数

在地下水位降低至设计标高后即可进行强夯施工，强夯施工分为点夯和满夯[3]：第一遍3500kN·m 点夯，夯点按6m×6m 点距，呈矩形布置，停锤标准采用沉降与夯击数双控，即最后两击夯沉量平均值≤5cm 且夯击数≥8 击；第二遍3500kN·m 点夯，强夯点分别位于第一遍6m×6m 矩形的中心位置，停锤标准也按照沉降与夯击数双控；为了快速给后续工序提供工作面，现场将第一遍与第二遍点夯合并实现整体一遍点夯，间距按照3m×3m 梅花形布置。第三遍1500kN.m 满夯两遍，每点夯击数≥2 击，夯一遍，夯击面要求搭接1/4 面积，满夯最外一排的夯击中心点应位于强夯区域边界外。

2.2.2 施工方法

项目采用全自动快速落勾强夯机，点夯锤直径2.5米，锤重20T，满夯夯锤直径1.8 米，锤重15T。根据点夯夯击能测算，点夯锤底起吊高度不得低于17.5 米。强夯机在完成场地平整和测量放样后即可就位，并在夯机吊装钢丝绳和强夯机主臂上按夯能要求进行夯前标记，使每一击都保持吊装的高度一致，这样才能保证夯打符合设计要求。强夯机就位后，起锤至预定高度后即可快速自由落钩，强夯机对夯沉量进行自动记录。依据最后两击平均夯沉量≤5cm 的设计要求，若无法达到，则需继续进行锤击，直至达到夯击沉降要求。

强夯施工从一侧向另一侧顺序依次进行，在一点强夯满足要求后进行强夯机移位。点夯施工完成后将点夯的夯坑回填，整平到强夯主机安全行走条件，然后测放施工区域。满夯两遍，1500kN.m 能级，每点夯击数不低于2 击，锤击面搭接1/4。满夯施工要求与点夯类似，夯前确认落锤的锤距，在起吊钢丝绳或者强夯机的主臂上做好记号，确保落锤高度满足夯击能要求。同时在施工过程中重点关注锤击数及夯击搭接情况[4]。

2.3 地基检测结果分析

在强夯施工完成后需对处理地基进行了静力触探、动力触探及静载实验，通过相关试验明确处理地基能否满足要求。

2.3.1 静力触探检测

根据设计文件，要求现场地面以下10m 范围内的平均贯入阻力Qc 值需达到8MPa 及以上。本文在区域随机选取5 个点对比地基处理前后静力触探值。经过降水联合强夯后，在10 米深度范围内的平均贯入阻力qc 值从处理前的4.79～6.77MPa 提高至处理后的10.96～16.20MPa，均满足设计要求。其中5 个检测点的贯入阻力Qc 值的加权平均值从5.8MPa 提高到13.7Mpa左右，增加136%，加固效果较好。

2.3.2 动力触探检测

为进一步评估吹填砂层的密实度和处理效果，现场对处理地基进行标准贯入度检测。从现场任意选取四个点（该点位为做SPT 的地勘点），从强夯前后的标贯击数可以看出，标贯基数由10～20 提高到30 以上，吹填砂层由稍密～中密状态加固至密实状态。其中处理后吹填砂层在0～9m 深度方向均处理较好，处理效果达到预期。

2.3.3 静力荷载试验

强夯处理后选择一个区域做平板荷载试验，验证地基承载力是否达到160Kpa。试验得到的应力和沉降关系如下图4 所示。

图4 荷载与沉降变形关系图

经过强夯处理后吹填砂层在设计荷载160kpa 的沉降为8.7mm，在300kpa 左右时的沉降为17.00mm;土体弹性模量Es 为70.6Mpa,土基回弹模量Ks 为1.72kg/cm3，承载力指标满足设计要求。

3 结论

在港口工程中，当吹填料的细颗粒含量偏大时，由于孔隙水不易消散造成单纯的强夯工艺很难达到承载力要求。现场通过降水联合强夯法处理一定细颗粒含量的吹填砂层，并通过静力触探、标准贯入度试验与载荷板检测验证处理后的吹填砂层强度指标得到较大提高，其地基承载力能够满足设计要求。降水联合强夯法不仅施工简单，施工效率较高，为后续的类似工程项目提供借鉴。