周　艷

(山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)公司，山西 太原　030009)

?

高地下水位場地強(qiáng)夯施工探討

周艷

(山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)公司，山西 太原030009)

結(jié)合工程實(shí)例，從地下水位控制深度的確定、降水方法的選擇、降水施工工藝、強(qiáng)夯施工要點(diǎn)等方面介紹了高水位場地采取降低地下水位再強(qiáng)夯的施工方法，總結(jié)了施工過程中的質(zhì)量控制措施，指出該方法具有施工簡便、速度快、材料用量少、造價低等優(yōu)勢。

高水位，降水，強(qiáng)夯，井點(diǎn)

高水位場地強(qiáng)夯施工，是地基處理施工中的難題。當(dāng)?shù)叵滤桓哂诘乇硐? m時，如果夯錘和地下水位水面直接撞擊，就會消耗掉大部分夯擊能，使直接用于加固地基的有效夯擊能大大減少，還會對水位以上地基形成破壞。高地下水位地區(qū)強(qiáng)夯施工，會出現(xiàn)夯坑積水，夯坑周圍地面下陷等問題；當(dāng)?shù)鼗翞樯靶酝習(xí)r，還會因液化而導(dǎo)致涌砂回灌夯坑，無法繼續(xù)施工。

施工中發(fā)現(xiàn)，高水位場地強(qiáng)夯處理的關(guān)鍵問題是，控制地下水位，確保強(qiáng)夯時夯錘不與地下水接觸、撞擊。施工中采取輕型井點(diǎn)降水或管井井點(diǎn)降水的方法降低地下水位，使地下水位低于最大夯坑深度，最大限度地減少夯擊能的損耗，提高作用于地基的有效夯擊能，同時也可以改善作業(yè)條件，保證施工安全和施工質(zhì)量。

近年來，我公司將高水位地區(qū)場地強(qiáng)夯施工方法成功應(yīng)用于多個工程，取得了良好效果?，F(xiàn)以廣東某石化項(xiàng)目為例，說明在高水位地區(qū)強(qiáng)夯施工的方法。

1　工程概況

廣東某石化工程，設(shè)計(jì)規(guī)模為原油加工能力2 000萬t/年。場地地下水位埋深0.4 m～1.8 m，平均0.8 m左右，主要采用管井降水加2 000 kN·m～3 000 kN·m強(qiáng)夯進(jìn)行地基處理，處理面積約560萬m2。

2　施工工藝流程

確定地下水位的控制深度→確定降水方法→試夯→降水施工→強(qiáng)夯施工→檢測驗(yàn)收。

3　機(jī)械設(shè)備要求

1)強(qiáng)夯設(shè)備。a.根據(jù)強(qiáng)夯能級，選用與夯錘質(zhì)量相匹配的履帶式起重機(jī)。b.起重機(jī)吊鉤應(yīng)配有易于操作的自動脫鉤器。c.夯錘宜采用圓形夯錘，夯錘底面積宜按土的性質(zhì)確定，夯錘應(yīng)按底面積大小均勻設(shè)置4個～6個直徑250 mm～500 mm上下貫通的排氣孔。2)推土機(jī)：采用140或D85型號的推土機(jī)均可。3)壓路機(jī)：根據(jù)壓實(shí)度設(shè)計(jì)要求，選用適宜的壓路機(jī)。4)降水設(shè)備：鉆機(jī)、潛水泵、污水泵、真空泵、自制水沖式成孔器、發(fā)電機(jī)、軟管等。

4　操作要點(diǎn)

4.1確定地下水位控制深度

4.1.1確定夯坑深度

根據(jù)強(qiáng)夯能級、土層的工程性質(zhì)評估夯坑的最大深度。強(qiáng)夯的夯坑深度與強(qiáng)夯能級有關(guān)，能級越高，夯坑深度越大。

夯坑深度按表1確定。

表1　強(qiáng)夯能級與夯坑深度關(guān)系表

4.1.2確定地下水位控制深度

1)對于雜填土、碎石土、中粗砂等粗顆粒地基，地下水控制深度大于最大夯坑深度+0.5 m；2)對于粉細(xì)砂一類的地基，地下水控制深度=夯坑深度+毛細(xì)水上升高度；3)當(dāng)?shù)鼗翞橥杆圆畹恼承酝恋鼗?，地下水位控制深度?yīng)接近于強(qiáng)夯處理深度。

4.2確定降水方法

當(dāng)?shù)鼗翞檐浲恋鼗鶗r，宜采用真空井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)、電滲井點(diǎn)等輕型井點(diǎn)降水；當(dāng)?shù)鼗翞樯暗[石層，滲透性較好時，可采用管井井點(diǎn)降水。

4.3試夯

正式施工前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和地基土性質(zhì)，進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，確定降水及強(qiáng)夯施工參數(shù)。試驗(yàn)區(qū)數(shù)量應(yīng)根據(jù)場地復(fù)雜程度、工程規(guī)模、工程類型及施工工藝等確定，強(qiáng)夯試驗(yàn)面積不應(yīng)小于20 m×20 m。待強(qiáng)夯結(jié)束數(shù)周后，對試夯場地進(jìn)行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果,確定工程夯的各項(xiàng)施工參數(shù)，以指導(dǎo)大面積施工。

4.4降水施工

4.4.1劃分施工區(qū)域

不論采用輕型井點(diǎn)降水還是管井井點(diǎn)降水，都要將場地按10 000 m2～20 000 m2劃分施工單元，每個施工單元應(yīng)分別設(shè)置場地降水、封堵兩套井點(diǎn)系統(tǒng)，在場地降水井點(diǎn)系統(tǒng)停止降水后，封堵井點(diǎn)系統(tǒng)仍保持降水直至強(qiáng)夯施工結(jié)束。

4.4.2輕型井點(diǎn)降水施工

1)施工工藝流程：井位布置→沖孔埋管→管路安裝及抽水→水位觀測。2)井位布置。井點(diǎn)的平面布置及深度根據(jù)場地地質(zhì)條件確定，降水井點(diǎn)系統(tǒng)，井點(diǎn)間距宜為1 m～3 m，排間距為2 m～4 m；降水管長度根據(jù)場地條件和降水深度確定，可以一樣長或長短相間。封堵井點(diǎn)系統(tǒng)，井點(diǎn)間距可適當(dāng)加密，布置1排～2排，沿施工單元邊界布置。每次強(qiáng)夯前，降水系統(tǒng)需拔除，強(qiáng)夯完畢后再進(jìn)行安裝。3)沖孔埋管。水槍就位→啟動高壓水泵→沖孔(水壓為0.4 MPa～0.8 MPa)到設(shè)計(jì)深度→拔出水槍→插入井點(diǎn)管→粗砂或碎石等分層→粘土固定井點(diǎn)管→木塞臨時封堵。注意事項(xiàng):分層填灌時,當(dāng)至孔口1 m處改用粘土固定井點(diǎn)管，防止漏氣。在管井中注入清水,水位迅速下降，證明該井點(diǎn)埋設(shè)成功。4)管路安裝、抽水。沿井點(diǎn)管線外側(cè)，鋪設(shè)集水總管，總管連接水箱水泵，把管井用膠管與總管連接，并箍緊接口。正式進(jìn)行抽水之前須進(jìn)行試抽，檢查抽水設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常、各個接頭是否漏氣，無異常情況后進(jìn)行抽水。5)水位觀測。進(jìn)行24 h水位跟蹤觀測，水位下降和抽水時間均達(dá)到要求時，方可拆除井點(diǎn)管，進(jìn)行強(qiáng)夯施工。

4.4.3管井井點(diǎn)降水施工

1)施工工藝。井點(diǎn)布置→成孔→下井管→填濾料→洗井→抽水→水位觀測。2)井點(diǎn)布置。降水管井井點(diǎn)間距根據(jù)地基土的滲透系數(shù)大小，取15 m～25 m，正方形布置，封堵井點(diǎn)可適當(dāng)加密。管井布置在夯間。3)成孔。管井成孔采用沖擊、回旋、旋挖等方式。成孔時，根據(jù)地層情況，選擇合理參數(shù)，在孔壁穩(wěn)定的前提下，盡量采用較低粘度和密度的泥漿，以免影響滲透能力。4)下井管。下井管時，宜順直緩緩下降，以免造成井壁的損壞。井管下到設(shè)計(jì)孔深后，稍微向上拉伸提直，使井管位于孔口中心，井孔與孔壁之間空隙均勻，便于出水。水泥礫石濾水管下管，用鋼絲繩兜住預(yù)制混凝土管鞋，將第一節(jié)井管放在管鞋上，放于孔口，按設(shè)計(jì)要求包纏尼龍網(wǎng)后下放，當(dāng)管口與井口相差 25 cm 時，連接第三節(jié)井管，接縫處用尼龍網(wǎng)裹嚴(yán)以免擠入泥砂淤塞井管，按此步驟將剩余濾水管下至孔底，達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，抽出鋼絲繩。5)填濾料。井管下入后應(yīng)立即填入濾料。濾料沿井管外圍均勻、對稱、連續(xù)填入，將稀泥漿擠出井孔。填料時應(yīng)隨填隨測濾料填入高度。先投入井底濾管部位的粗礫砂濾料，然后投其他部位的中粗砂濾料，填至地面下0.5 m～1.0 m時再改用原土填至地面，壓實(shí)固井封閉孔口。要求濾料投置量不少于計(jì)算值的95%。6)洗井。固井完成后，測量井內(nèi)靜止水位，安裝設(shè)備進(jìn)行沖洗、抽水，換清泥漿至水清砂凈，最后測量井底沉砂面深度。7)抽水。采用潛水泵和塑料管將地下水排至指定的排水溝。潛水泵吊裝安放深度不高于5.0 m，流量應(yīng)大于單井出水量。抽出的地下水通過集水坑匯集后用污水泵排至場地以外的排水溝。水泵安裝后，對抽排水系統(tǒng)和供電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)做一次全面的檢查，合格后進(jìn)行試抽水。滿足要求后轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。8)水位觀測。進(jìn)行24 h水位跟蹤觀測，水位下降和抽水時間均達(dá)到要求時，方可進(jìn)行強(qiáng)夯施工。

4.5強(qiáng)夯施工

4.5.1施工工藝流程

降水→第一遍夯→降水→第二遍夯→降水→第三遍夯。

按施工區(qū)劃分施工單元，流水施工。每個施工單元，當(dāng)場地地下水深度達(dá)到事先確定的深度，再經(jīng)過一定時間穩(wěn)定后，進(jìn)行第一遍強(qiáng)夯，場地推平后，再進(jìn)行降水，然后進(jìn)行第二遍點(diǎn)夯施工，依次進(jìn)行所有點(diǎn)夯施工，點(diǎn)夯結(jié)束后，再進(jìn)行滿夯施工。

當(dāng)采用輕型井點(diǎn)降水法時，每遍強(qiáng)夯后立即插管降水，并將夯坑及地表的明水及時排出。每遍降水要求降至控制地下水位以下，等水位穩(wěn)定后，進(jìn)行下一遍強(qiáng)夯施工。

當(dāng)采用管井井點(diǎn)降水法時，當(dāng)井點(diǎn)不再需要降水工作時，對管井進(jìn)行填埋，并在井位補(bǔ)夯，補(bǔ)夯夯擊能與點(diǎn)夯夯擊能相同。

4.5.2強(qiáng)夯參數(shù)設(shè)定

在施工中采用“由輕到重、少擊多遍”的施工方法。用小能級強(qiáng)夯將淺層土先加固，形成“硬殼”后，逐漸加大強(qiáng)夯能級，加固深層土體。

高水位地區(qū)強(qiáng)夯施工時，夯擊遍數(shù)比平常多1遍～2遍，夯擊能由800 kN·m逐漸增加到2 000 kN·m，使地基土逐步提高承載力，減小工后沉降。

4.5.3收錘標(biāo)準(zhǔn)

高水位地區(qū)場地對強(qiáng)夯產(chǎn)生的沖擊效應(yīng)敏感，施工中應(yīng)控制夯擊擊數(shù)，避免破壞土體結(jié)構(gòu)。收錘標(biāo)準(zhǔn)如下：

1)夯擊時夯坑周圍明顯隆起，則要適當(dāng)降低夯擊能量或適當(dāng)減少夯擊擊數(shù)。2)夯擊時相鄰夯坑內(nèi)出現(xiàn)土體隆起現(xiàn)象，則要停止施工，適當(dāng)降低夯擊能量后再施工。3)后一擊夯沉量明顯大于前一擊夯沉量，或有側(cè)向隆起時，停止夯擊。4)最后兩擊平均夯沉量符合設(shè)計(jì)要求。

4.5.4強(qiáng)夯效果檢測

采用原位試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)，并采用兩種或兩種以上的方法進(jìn)行檢驗(yàn)。

5　施工質(zhì)量控制

5.1降水施工質(zhì)量控制

1)每天檢查降、排水系統(tǒng)的運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)問題或隱患及時處理。2)定期檢查真空泵運(yùn)行系統(tǒng)。檢查內(nèi)容包括真空泵冷卻系統(tǒng)運(yùn)行、真空度、油位、電機(jī)負(fù)荷，泵體溫度(不得超過40 ℃)等。3)施工過程中若需要更換水泵，應(yīng)先量測井深，確定水泵安全深度，再下入水泵，以防埋泵，必要時重新洗井。4)做好井口的防護(hù)措施，防止雜物掉入井內(nèi)。5)降水維護(hù)階段應(yīng)設(shè)專人值班，對降、排水系統(tǒng)進(jìn)行定期或不定期檢查，以免因停電或其他外界因素影響降排水系統(tǒng)正常運(yùn)行。

5.2強(qiáng)夯施工質(zhì)量控制

落距、錘重、夯擊遍數(shù)和順序、夯點(diǎn)間距、夯擊范圍和前后兩遍間歇時間等應(yīng)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求；地基強(qiáng)度和地基承載力應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

6　結(jié)語

在高水位地區(qū)場地上采取降低地下水位再強(qiáng)夯的方法，與其他地基處理方法，如水泥攪拌樁法、碎石樁、灌注樁法等相比較，具有施工簡便、施工速度快、材料用量少、對環(huán)境的破壞小、工程造價低等優(yōu)勢，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S]．

[2]CECS 279∶2010，強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)程[S].

[3]GB 50296—2014，管井技術(shù)規(guī)范[S].

On dynamic construction of high underground water level sites

Zhou Yan

(ShanxiMechanisationConstructionGroupCompany,Taiyuan030009,China)

Combining with engineering cases, the paper introduces the adoption of lowering underground water level and dynamic compaction from the identification of controlled depth of underground water level, selection for dewatering method, dewatering construction craft, and dynamic construction points, sums up the quality control measures during the construction process, and points out the method is simple and fast with less materials and lower cost.

high water level, dewatering, dynamic compaction, well point

1009-6825(2016)08-0098-02

2016-01-09

周艷(1977- )，女，工程師

TU472.31

A