強(qiáng)夯擠淤碎石墩墻在某基坑支護(hù)工程的應(yīng)用

曾憲歡

(廣東省基礎(chǔ)工程公司，廣東廣州 510620)

1 項(xiàng)目概況

某項(xiàng)目場地為吹填淤泥經(jīng)抽真空處理后土方回填形成，其中西、北兩側(cè)仍為淤泥區(qū)，東、南兩側(cè)為已有圍堰。污水池基坑支護(hù)工程位于H1 地塊南面，東離中4 路約2 m，南離濱海大道約15 m，該污水池為47.95 m×52.3 m，總面積約為2300 m2，污水池開挖深度5 m(圖1)。

圖1 污水池平面(mm)

圖2 地層分布示意(mm)

基坑周邊均為新近形成場地，場地開闊，既無建(構(gòu))筑物，也不存在地下管線。上層為1～2 m 厚新近填土層;中層為淤泥層，淤泥深度約7 m;下層為海洋貝類沉積層。其中淤泥含水率約85%，內(nèi)摩擦角約為0o，標(biāo)貫1～2 擊，流塑－軟塑狀(圖2)。

2 方案選擇

本工程基坑規(guī)模不大，埋深較淺，施工難度不算大，可選用的支護(hù)方法很多。習(xí)慣上在這種土層開挖基坑一般采用重力式擋墻、地下連續(xù)墻、復(fù)合土釘墻支護(hù)和板樁式支護(hù)等基坑支護(hù)方法。根據(jù)估算，采用常規(guī)的基坑支護(hù)方法，工程造價都較高，不能滿足建設(shè)單位在經(jīng)濟(jì)投資方面要求。為此，在保證基坑安全的前提下，施工前必須尋找更為經(jīng)濟(jì)的基坑支護(hù)方法。

強(qiáng)夯擠淤碎石墩墻復(fù)合地基作為地基處理方式一直被廣泛應(yīng)用，而作為基坑支護(hù)方式尚未見到應(yīng)用實(shí)例。在軟弱淤泥層中，基坑支護(hù)如果選用強(qiáng)夯擠淤碎石墩墻方式施工，既具有軟基加固的優(yōu)點(diǎn)又有基坑支護(hù)的功能?？紤]到工程所在地塊屬圍海區(qū)，場地較開闊，周邊無重要建筑物和地下管線，經(jīng)充分論證計(jì)算，施工中決定采用強(qiáng)夯擠淤碎石墩墻基坑支護(hù)法施工。

3 方案實(shí)施原理

強(qiáng)夯擠淤碎石墩墻基坑支護(hù)的工藝原理是在基坑周邊淤泥層中添加碎石加料強(qiáng)夯，采用多次填入和夯擊，最終形成密實(shí)的柱狀碎石墩，然后再以密集的點(diǎn)形成線擠淤與面擠淤。通過強(qiáng)夯沖擊能將含水量高、抗剪強(qiáng)度低、具有觸變性的淤泥排開，形成以抗剪強(qiáng)度高、透水性好的碎石，形成密實(shí)度高、壓縮性低、應(yīng)力擴(kuò)散性能良好、承載能力較高的強(qiáng)夯擠淤擋土墻整體。當(dāng)墻體的豎向長度、墻身厚度足夠大時，在墻體范圍內(nèi)的土工特性得到了極大的提高，形成類似密實(shí)碎石土的地層，即形成重力式擋土墻，再結(jié)合放坡就可以作為較淺基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

強(qiáng)夯擠淤碎石墩墻除在淤泥中形成支護(hù)墩體外，還對碎石墩墻邊土和支護(hù)墩底端以下面的土有擠密作用，因此，強(qiáng)夯擠淤的加固深度應(yīng)包括墩體擠淤深度和墩下加密范圍。同時，碎石墩墻本身也是一個排水體墻，有利于加快支護(hù)墩邊淤泥的排水固結(jié)。因此，強(qiáng)夯擠淤碎石墩墻的原理，相當(dāng)于墩下土體的強(qiáng)夯、碎石墩、排水體三種作用的疊加。

強(qiáng)夯擠淤碎石墩墻這種結(jié)構(gòu)型式須主要進(jìn)行抗傾覆、抗滑移、正截面承載力、放坡體的穩(wěn)定的計(jì)算。以污水池工程為例進(jìn)行計(jì)算，碎石墩墻結(jié)構(gòu)計(jì)算模型為梯形重力式擋墻，如圖3。

圖3 碎石墩墻結(jié)構(gòu)計(jì)算模型(mm)

4 施工要點(diǎn)

強(qiáng)夯擠淤用碎石加料，累計(jì)夯沉量為設(shè)計(jì)墩長的1.5～2倍(本工程取1.5 倍=8.5×1.5=12.75 m)。強(qiáng)夯擠淤墩分兩遍進(jìn)行，第一遍點(diǎn)夯夯擊能在累計(jì)夯沉量達(dá)到6 m 前取1200 kN·mm;達(dá)到6 m 后夯擊能取2500 kN·mm，第二遍點(diǎn)夯夯擊能2500 kN·mm。每次夯沉量應(yīng)滿足下列條件要求:①最后兩擊的平均夯沉量不大于50 mm，不因夯坑過深而發(fā)生提錘困難。②夯坑周圍無過大的隆起。兩遍強(qiáng)夯擠淤完成后再進(jìn)行一次滿夯，滿夯夯擊能800 kN·mm，搭接1/3。強(qiáng)夯擠淤墩柱頂鋪設(shè)一層厚度不小于500 mm 的壓實(shí)墊層，墊層材料與墩體相同采用碎石，碎石粒徑10～50 cm。強(qiáng)夯擠淤施工可按下列步驟進(jìn)行。

(1)夯點(diǎn)布置。夯點(diǎn)梅花形布置，夯點(diǎn)間距為夯錘直徑的2～3 倍。本工程取2 倍，夯點(diǎn)間距4 m，第一遍夯點(diǎn)與第二遍夯點(diǎn)間距2 m。

(2)平整場地。測放出強(qiáng)夯擠淤區(qū)域然后運(yùn)送材料到強(qiáng)夯擠淤區(qū)域并用推土機(jī)推平(平整場地邊線比強(qiáng)夯擠淤區(qū)邊線外推2～3 m)，厚度2 m。在強(qiáng)夯擠淤區(qū)域邊堆放材料，以便就近取料加料。

(3)測量放線。夯點(diǎn)測放及場地高程測量儀器采用全站儀、鋼卷尺、水準(zhǔn)儀和塔尺。先測放出場地高程和第一遍夯點(diǎn)位置。夯點(diǎn)測放前，根據(jù)施工圖和廠區(qū)坐標(biāo)系計(jì)算出各控制點(diǎn)和夯點(diǎn)的坐標(biāo)，經(jīng)復(fù)核無誤后，填寫《施工夯點(diǎn)坐標(biāo)一覽表》，以備測放夯點(diǎn)時使用。向全站儀內(nèi)輸入坐標(biāo)時兩人進(jìn)行復(fù)核，防止出錯。夯點(diǎn)測放先放出控制點(diǎn)然后用鋼卷尺放出各夯點(diǎn)，夯點(diǎn)鮮明的標(biāo)識，測放誤差應(yīng)滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求;

(4)起重機(jī)就位，夯錘置于夯點(diǎn)位置。起重機(jī)行走與吊移夯錘不得同時操作，起重機(jī)行走過程當(dāng)中如發(fā)生陷機(jī)情況則必須退出該區(qū)并用挖機(jī)加料壓密后再行走。夯錘吊至夯點(diǎn)位后必須水平放置;

(5)測量夯前錘頂標(biāo)高。用水準(zhǔn)儀和塔尺測出錘頂標(biāo)高并記錄，塔尺放置位置應(yīng)為夯錘下落后較不易被材料掩埋的位置;

(6)夯擊并逐擊記錄夯坑深度。起重機(jī)盡量直線行走施打，當(dāng)夯錘落入坑內(nèi)傾斜較大時，應(yīng)將坑底填平再夯。當(dāng)夯坑過深而發(fā)生起錘困難時停夯，向坑內(nèi)填料直至與坑頂平。記錄填料數(shù)量，如此重復(fù)操作直至滿足規(guī)定的夯擊次數(shù)及控制標(biāo)準(zhǔn)才算完成一個墩體的夯擊。當(dāng)夯點(diǎn)周圍軟土擠出影響施工時，可隨時清理并在夯點(diǎn)周圍鋪墊碎石，繼續(xù)施工。施工宜采用自由落鉤。開鉤系利用直徑9.3 mm 鋼絲繩，通過吊桿頂端的滑輪，固定在吊桿上作為拉繩，當(dāng)夯錘提至要求高度使自由脫鉤下落。鍾擊速度為為1～2 min 起落1 次。夯坑內(nèi)或場地積水應(yīng)及時排除。當(dāng)場地地下水位較高，夯坑底積水影響施工時，采用措施降低地下水位，使地下水位低于夯坑底面以下一定深度;

(7)重復(fù)(4)～(6)步驟，完成第一遍強(qiáng)夯擠淤施工;

(8)重復(fù)(2)～(7)步驟，完成第二遍強(qiáng)夯擠淤施工。第一遍強(qiáng)夯擠淤施工完成7d 后待孔隙水壓力消散后進(jìn)行第二遍強(qiáng)夯擠淤施工，第二遍強(qiáng)夯擠淤施工從第一遍強(qiáng)夯擠淤施工開始的夯點(diǎn)位附近開始;

(9)平整場地后進(jìn)行滿夯施工，滿夯采用8t 滿夯錘施工，將場地表層松土夯實(shí)，并測量夯后場地高程;

(10)鋪設(shè)墊層，并分層碾壓密實(shí);

(11)基坑放坡開挖施工。

5 施工效果總結(jié)

(1)該技術(shù)機(jī)械化程度高，一般使用市場上已大量存在的強(qiáng)夯機(jī)械。

(2)主要材料應(yīng)用天然砂石，或者無毒無害工業(yè)廢渣、建筑垃圾硬骨料等材料，可以就地采材，基本上屬于原生態(tài)的處理方法，在獲得較好經(jīng)濟(jì)效益的同時，也可提高巖土資源利用率。

(3)擠淤后支護(hù)墩墻墻體不需要凝固時間，施工完即可進(jìn)行開挖，大大縮減了施工時間。施工簡便，質(zhì)量易控制，且具有良好的樁式置換和整式置換效果，技術(shù)可靠。

［1］蔣國盛，李紅民.基坑工程［M］.中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2000

［2］劉永紅.地基處理［M］.中國電力出版社，2005