摘要：結合某造地工程地基處理的施工經驗，淺談在小區域面積內采用小能量分層打夯代替強夯置換施工方法。

　　關鍵詞：小能量、分層、航空限高、強夯置換。

　　一、工程概況：

　　1.1工程概況

　　本工程屬于某機場三期擴建前期工程和飛行區基礎工程，填海造地面積90.92萬m2，共分A、B、C三個標段。本標段為C標段，總面積為18.27萬m2。本工程設計平均高程為+5.5m（基準面為1956年黃海高程系）。整個工程的地基加固主要有回填砂墊層、打設排水板、振沖砂樁、高壓旋噴樁聯合加固、分層碾壓粘性土、強夯置換等。

　　設計地基處理目的

　　為了消除地基不均勻沉降，在隧道兩側銜接段的軟土地基普遍采用振沖砂樁加固；在機場主跑道與滑行道的銜接段，則采用振沖砂樁與高壓旋噴樁聯合加固，提高復合地基剛度，減小其沉降，以進一步協調跑道、滑行道與隧道銜接段之間的變形。

　　內陸小塊區域設計要求先進行排水砂墊層施工，再分層碾壓粘性土造地，造地面積2.33萬m2，工期為30天。由于環繞機場跑道外圍有一條公路，在公路外側有反壓平臺、拋石棱體、條石砌墻，長300m左右，寬10～30m、厚4～6m，面積約8000平方。反壓平臺為大塊石拋石護腳，拋石棱體底層為大塊石，中間為二片石理坡，坡面為干砌塊石，面層為安裝好的防浪塊。公路邊緣為漿砌條石墻。反壓平臺下有厚度不等的殘余淤泥，淤泥頂面高程為-1.0～-3.0m，淤泥厚度2～3m。因受下層塊石影響，采用插排水板和振沖砂樁進行地基加固是行不通的，但為了協調該區域新老填筑體的不均勻沉降，對于小塊區域內側公路護坡下層的軟臥土，設計要求采用高能量的強夯置換進行地基處理。

　　1.2強夯置換設計要求：

　　1、先開挖公路下反壓平臺的條石、塊石、防浪塊，回填砂墊層標高至-0.5，再分層碾壓回填土至+5.5m高程后強夯；

　　2、錘重20t，錘徑2.4m，落距15m，強夯置換單擊夯擊能為3000kN·m；

　　3、正方形布置夯點，夯點間距為5.2m，共夯三遍，夯擊過程之間不間歇；

　　4、最后再以較低能量（夯錘重量10t，落距10m，夯擊能為1000kN·m）滿夯一遍，將表層松土夯實；

　　5、砂墊層的頂面高程為-0.5m，回填土碾壓造地高度為6.0～8.5m。

　　6、地基承載力≥80kPa。

　　強夯置換夯擊壓力：

　　F1=W1/S1

　　F1=3000 kN·m/3.14*1.2*1.2=663.5 kN/m

　　強夯置換有效加固深度：

　　Z1=η1（W1*H1）1/2

　　η1=0.5，W1=20t， H1=15m，得出Z1=0.5(20*15)1/2=8.6m

　　設計夯擊能為3000kN·m，強夯置換施工標高在回填土面+5.5m，回填土面層至淤泥底高度6～8.5m，強夯置換有效加固深度為8.6m，強夯置換實際影響深度的標高為-3.1m。淤泥頂面高程為-1.0～-3.0m，設計強夯置換有效加固深度已達到淤泥面。

　　1.3航空限高：

　　因強夯置換施工區域位于機場跑道附近，離跑道最近才50m。由于受航空限高的影響，（華東航空管理局規定此區域的航空限高為黃海高程+10.0m）。

　　限高計算

　　設計要求夯擊能達到3000kN·m時，按夯錘重W=20t計，落距h=15m，地面標高為+5.5m，考慮富裕高度2m，強夯機械高度最少在+22.5m以上。即使將夯錘增加到W=30t，落距h也需10m，施工時強夯機械總高程在+17.5m以上，也遠遠超過了航空限高+10.0m的要求。采用增加錘重、減少落距也無法滿足航空限高要求。致使強夯置換無法進行施工。

　　施工方與航空港方面多次協商，航空港方面出于對安全方面的考慮，強夯置換施工對航班起降存在很大安全隱患，甚至可能會造成機毀人亡的安全事故，航空港方面一直不同意在此區域進行強夯置換施工。

　　1.4提出低能分層方案：

　　由于受航空限高的制約，施工時為保證飛機起降安全。施工方提出了采用降低施工面標高、采用挖掘機配5t的夯錘進行低能分層打夯施工方案。

　　1、因采用挖掘機進行打夯施工，效率高、施工靈活、方便，對航行安全沒大的影響，隨時可降低施工高度，滿足航空限高要求；

　　2、原設計采用3次點夯，1次滿夯，新方案提出夯擊4次，全部采用滿夯，不搞點夯，滿足設計要求；

　　3、在夯擊前先進行碾壓，保證夯面平整，有利于夯擊時錘底接近水平狀態，滿夯搭接寬度為10cm；

　　4、保證最下層采用小能量夯擊的影響深度達到原設計強夯置換的影響深度；

　　5、在單位面積內，小能量夯擊的壓力大于強夯置換的夯擊壓力；

　　6、保證在地基處理后地基承載力大于原設計地基承載力。

　　經施工方與航空港、設計等多方的溝通，同意采用施工方提出的低能分層打夯施工方案。

　　所謂低能分層打夯就是采用小能量的夯擊能，在其夯擊能影響深度內，分成多層，在每層表面采用小能量的夯擊能進行夯擊，通過幾次疊加達到原設計強夯置換的夯擊效果。

　　1.5小能量分層打夯施工：

　　1、機械設備

　　挖掘機、推土機、壓路機各一臺；

　　夯錘一個（錘重5t，錘徑70cm，落距6m，強夯置換單擊夯擊能為300kN·m）；

　　2、施工方法

　　首先采用挖掘機將公路下方的反壓平臺條石、塊石、防浪塊進行清除。清除滿足設計要求后，進行回填砂墊層，回填砂墊層至設計標高-0.5m。然后對回填砂墊層進行碾壓，直接在砂墊層上進行第一層小能量夯擊，夯擊時采用一臺挖掘機將5t的夯錘吊至6m高處直接落錘進行夯擊，單擊夯擊能可達到300kN·m。

　　3、低能分層夯擊壓力：

　　F2=W2/S2

　　F2=300 kN·m/3.14*0.35*0.35=779.9 kN/m

　　F2=779.9 kN/m >F1=663.5 kN/m

　　小能量夯擊壓力F2大于強夯置換夯擊壓力F1，滿足設計要求。

　　4、低能分層夯擊有效加固深度：

　　Z2=η2（W2*H2）1/2

　　η2=0.5，W2=5t， H2=6m，得出Z2=0.5(5*6)1/2=2.7m

　　5、低能分層夯擊見下圖：

　　低能分層夯擊有效加固深度Z2為2.7m，第一層砂墊層標高為-0.5m，實際影響深度的標高為-3.2m，深于原設計實際影響深度標高-3.1m，滿足設計要求。

　　施工時，每次低能夯擊時分層厚度取2.5m。每層夯擊完4遍滿夯后，進行下層回填粘性土施工，都按原設計要求進行分層碾壓。回填厚度2.5m后，即第二層回填標高到+2.0m，按同樣的方法進行4遍小能量滿夯，夯擊完后再進行下一層碾壓回填粘性土的施工。以此類推，直到第三層回填標高+4.5m。設計回填土頂面標高為+5.5m，第四層（即最后一層）厚度僅為1m，遠遠小于采用低能分層夯擊有效加固深度2.7m。為保證質量滿足設計要求，第四層也按同樣工藝進行施工。

　　1.6施工效果：

　　為保證工程質量，對采用低能分層代替強夯置換的施工的方案是否可行?采用低能分層施工后是否能達到原設計要求的地基處理效果?為此，對采用低能分層整個施工過程進行了沉降觀測、壓實度、動力觸探、承載力的試驗。

　　低能分層夯擊時，每夯完一遍后都用推土機進行推平，再進行下一遍夯擊，并進行沉降觀測。夯擊完后的回填粘性土施工，均按設計要求的攤鋪厚度進行分層回填、碾壓。并請具有資質的檢測單位進行了壓實度檢測、動力觸探、承載力的試驗。

　　1、沉降觀測

　　從統計數據可看出，采用低能分層夯擊的效果還是比較理想的。沉降觀測只是反映了夯擊后地基的沉降量，證明地基經過夯擊后有密實、下沉。為了更好地說明夯擊后的效果是否能滿足設計要求。還進行壓實度、動力觸探、承載力等試驗。

　　2、壓實度檢測

　　回填土分層碾壓后，每層都請了具有資質的檢測單位進行了壓實度檢測。設計要求每2000平方檢測一個點，每層檢測4個點。通過壓實度的檢測，碾壓效果很好，壓實度全部達到設計要求指標。

　　3、動力觸探

　　4、承載力試驗

　　按設計要求每10000平方做一組承載力試驗，強夯置換區承載力試驗做了一組承載力試驗，承載力檢測報告結果為283 kPa，遠遠大于設計要求的地基承載力。

　　1.7結論

　　采用小能量分層打夯施工，很好地解決了本工程中施工機械高度受航空限高的制約這一難題。采用小能量分層打夯施工，沉降量、壓實度、動力觸探、承載力等各項指標都達到了原設計要求強夯置換時的效果。25天內就完成了內陸小塊區域造地，滿足業主一個月的節點工期要求，有利工程的順利實施。