强夯挤淤碎石墩墙在某基坑支护工程的应用

2012-06-29曾宪欢

四川建筑 2012年4期

曾宪欢

(广东省基础工程公司，广东广州 510620)

1 项目概况

某项目场地为吹填淤泥经抽真空处理后土方回填形成，其中西、北两侧仍为淤泥区，东、南两侧为已有围堰。污水池基坑支护工程位于H1 地块南面，东离中4 路约2 m，南离滨海大道约15 m，该污水池为47.95 m×52.3 m，总面积约为2300 m2，污水池开挖深度5 m(图1)。

图1 污水池平面(mm)

图2 地层分布示意(mm)

基坑周边均为新近形成场地，场地开阔，既无建(构)筑物，也不存在地下管线。上层为1～2 m 厚新近填土层;中层为淤泥层，淤泥深度约7 m;下层为海洋贝类沉积层。其中淤泥含水率约85%，内摩擦角约为0o，标贯1～2 击，流塑－软塑状(图2)。

2 方案选择

本工程基坑规模不大，埋深较浅，施工难度不算大，可选用的支护方法很多。习惯上在这种土层开挖基坑一般采用重力式挡墙、地下连续墙、复合土钉墙支护和板桩式支护等基坑支护方法。根据估算，采用常规的基坑支护方法，工程造价都较高，不能满足建设单位在经济投资方面要求。为此，在保证基坑安全的前提下，施工前必须寻找更为经济的基坑支护方法。

强夯挤淤碎石墩墙复合地基作为地基处理方式一直被广泛应用，而作为基坑支护方式尚未见到应用实例。在软弱淤泥层中，基坑支护如果选用强夯挤淤碎石墩墙方式施工，既具有软基加固的优点又有基坑支护的功能。考虑到工程所在地块属围海区，场地较开阔，周边无重要建筑物和地下管线，经充分论证计算，施工中决定采用强夯挤淤碎石墩墙基坑支护法施工。

3 方案实施原理

强夯挤淤碎石墩墙基坑支护的工艺原理是在基坑周边淤泥层中添加碎石加料强夯，采用多次填入和夯击，最终形成密实的柱状碎石墩，然后再以密集的点形成线挤淤与面挤淤。通过强夯冲击能将含水量高、抗剪强度低、具有触变性的淤泥排开，形成以抗剪强度高、透水性好的碎石，形成密实度高、压缩性低、应力扩散性能良好、承载能力较高的强夯挤淤挡土墙整体。当墙体的竖向长度、墙身厚度足够大时，在墙体范围内的土工特性得到了极大的提高，形成类似密实碎石土的地层，即形成重力式挡土墙，再结合放坡就可以作为较浅基坑的围护结构。

强夯挤淤碎石墩墙除在淤泥中形成支护墩体外，还对碎石墩墙边土和支护墩底端以下面的土有挤密作用，因此，强夯挤淤的加固深度应包括墩体挤淤深度和墩下加密范围。同时，碎石墩墙本身也是一个排水体墙，有利于加快支护墩边淤泥的排水固结。因此，强夯挤淤碎石墩墙的原理，相当于墩下土体的强夯、碎石墩、排水体三种作用的叠加。

强夯挤淤碎石墩墙这种结构型式须主要进行抗倾覆、抗滑移、正截面承载力、放坡体的稳定的计算。以污水池工程为例进行计算，碎石墩墙结构计算模型为梯形重力式挡墙，如图3。

图3 碎石墩墙结构计算模型(mm)

4 施工要点

强夯挤淤用碎石加料，累计夯沉量为设计墩长的1.5～2倍(本工程取1.5 倍=8.5×1.5=12.75 m)。强夯挤淤墩分两遍进行，第一遍点夯夯击能在累计夯沉量达到6 m 前取1200 kN·mm;达到6 m 后夯击能取2500 kN·mm，第二遍点夯夯击能2500 kN·mm。每次夯沉量应满足下列条件要求:①最后两击的平均夯沉量不大于50 mm，不因夯坑过深而发生提锤困难。②夯坑周围无过大的隆起。两遍强夯挤淤完成后再进行一次满夯，满夯夯击能800 kN·mm，搭接1/3。强夯挤淤墩柱顶铺设一层厚度不小于500 mm 的压实垫层，垫层材料与墩体相同采用碎石，碎石粒径10～50 cm。强夯挤淤施工可按下列步骤进行。

(1)夯点布置。夯点梅花形布置，夯点间距为夯锤直径的2～3 倍。本工程取2 倍，夯点间距4 m，第一遍夯点与第二遍夯点间距2 m。

(2)平整场地。测放出强夯挤淤区域然后运送材料到强夯挤淤区域并用推土机推平(平整场地边线比强夯挤淤区边线外推2～3 m)，厚度2 m。在强夯挤淤区域边堆放材料，以便就近取料加料。

(3)测量放线。夯点测放及场地高程测量仪器采用全站仪、钢卷尺、水准仪和塔尺。先测放出场地高程和第一遍夯点位置。夯点测放前，根据施工图和厂区坐标系计算出各控制点和夯点的坐标，经复核无误后，填写《施工夯点坐标一览表》，以备测放夯点时使用。向全站仪内输入坐标时两人进行复核，防止出错。夯点测放先放出控制点然后用钢卷尺放出各夯点，夯点鲜明的标识，测放误差应满足规范和设计要求;

(4)起重机就位，夯锤置于夯点位置。起重机行走与吊移夯锤不得同时操作，起重机行走过程当中如发生陷机情况则必须退出该区并用挖机加料压密后再行走。夯锤吊至夯点位后必须水平放置;

(5)测量夯前锤顶标高。用水准仪和塔尺测出锤顶标高并记录，塔尺放置位置应为夯锤下落后较不易被材料掩埋的位置;

(6)夯击并逐击记录夯坑深度。起重机尽量直线行走施打，当夯锤落入坑内倾斜较大时，应将坑底填平再夯。当夯坑过深而发生起锤困难时停夯，向坑内填料直至与坑顶平。记录填料数量，如此重复操作直至满足规定的夯击次数及控制标准才算完成一个墩体的夯击。当夯点周围软土挤出影响施工时，可随时清理并在夯点周围铺垫碎石，继续施工。施工宜采用自由落钩。开钩系利用直径9.3 mm 钢丝绳，通过吊杆顶端的滑轮，固定在吊杆上作为拉绳，当夯锤提至要求高度使自由脱钩下落。锺击速度为为1～2 min 起落1 次。夯坑内或场地积水应及时排除。当场地地下水位较高，夯坑底积水影响施工时，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)重复(4)～(6)步骤，完成第一遍强夯挤淤施工;

(8)重复(2)～(7)步骤，完成第二遍强夯挤淤施工。第一遍强夯挤淤施工完成7d 后待孔隙水压力消散后进行第二遍强夯挤淤施工，第二遍强夯挤淤施工从第一遍强夯挤淤施工开始的夯点位附近开始;

(9)平整场地后进行满夯施工，满夯采用8t 满夯锤施工，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程;

(10)铺设垫层，并分层碾压密实;

(11)基坑放坡开挖施工。