一种通过夯扩桩快速消除填海应力历史的方法与流程

本发明涉及海上陆填施工，特别适用于一种海相淤泥层上形成石料回填层的地基施工方法，属于软土地基处理领域。

背景技术：

1、碎石夯扩桩是指利用振动或冲击沉管方式，在软弱地基中成孔后，填入小粒径碎石材料，并将其挤压入孔中，形成具有一定直径的、由碎石构成的连续密实桩体，再通过“轻夯+重夯”的方式进一步形成大直径桩体的地基处理方法。碎石桩通过振密、夯实、排水降压和加筋作用改善土体的不利因素。但碎石桩在不排水抗剪强度较低的软土中（如淤泥质土），周围软土约束力较小，很容易通过外力形成大直径桩体。

2、人工填海造陆工程，通过在原海域的“海相沉积岩+海相淤泥层”上直接回填石料，形成大规模上部为石料（硬层）、中部为海相淤泥（软层）、底部为陆相沉积岩（较硬层）的特殊地质条件（以下称为“夹软层式”地质条件）。同时，很多填海工程进度缓慢，前期填海和后期填海形成的陆域时间差很大，甚至部分填海项目工期达到10年以上，对后续控制填海陆域整体均匀沉降造成很大的干扰，如何消除不同填海时期的应力历史影响，保证上部结构基础的稳定，是目前很多填海工程共同面临的问题。

技术实现思路

1、为了解决“夹软层式”地质条件下，不同填海应力历史的问题，控制填海陆域整体不均匀沉降，本发明提出了一种通过夯扩桩快速消除填海应力历史的方法。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下，一种通过夯扩桩快速消除填海应力历史的方法，包括以下步骤：

3、s1、施工准备和调查；

4、s2、碎石桩体施工；

5、s3、覆盖层“填石+轻夯”加密；

6、s4、过渡式重夯夯扩；

7、s5、桩径、承载力检测；

8、s6、补填标高；

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s1施工准备和调查包括：

10、施工前根据工程资料，统计不同区域填海日期，形成不同陆域区块应力历史调查报告，检测不同区域的地基承载力现状，结合设计明确夯击能、桩径、桩长等关键指标，确定强夯设备型号及振冲施工参数。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s2碎石桩体施工包括：

12、s201、在现场地质条件下，通过试验，确定具体工艺参数，振冲参数可选用75a～100a，8s～10s，保证桩体直径，选用孔底出料式振冲器；

13、s202、根据强夯、振冲碎石桩、补填石料工艺特点，对施工人员进场教育，查验机械性能报告、材料检测报告等，确保符合要求，碎石桩体材料选用2cm～5cm碎石；

14、s203、采用履带吊起吊振冲器，在设计桩位驻位，通过振冲器振动水冲引孔，将振冲器送入桩位淤泥段底部，再通过振冲器孔底出料，分段振密提升，完成桩体施工；碎石桩的桩间距为1.0m～3.0m，桩直径为0.5～1.0m，桩长8m～14m。

15、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s3覆盖层“填石+轻夯”加密包括：

16、s301、在施工区域内，对场地进行整平，再填筑30～50cm较大粒径石料，填筑厚度为0.5m～1.0m，以避免后续重夯应力集中造成局部塌陷，保证重夯对整体石料层的夯沉效果；

17、s302、采用轻型夯机对上部石料覆盖层进行满夯，夯击能量为1000～3000kj，每点2击，要求夯印搭接，且搭接部分不小于夯锤底面积的1/4，保证上部石料覆盖层及上部碎石桩体密实，形成整体。

18、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s4过渡式重夯夯扩；

19、s401、采用大直径夯锤，直径为3m～5m，便于基础整体受力，重型夯机根据设计点位，点夯2遍，夯击点间距10m，每点夯击10～15击，第一遍点夯夯后采用挖掘机推平夯坑再进行第二遍点夯，第二遍点夯同第一遍点夯位置交错布置，点夯夯击能根据填海历史过渡式布置，为5000kj～15000kj；

20、s403、重夯完成后，推平夯坑，以高石料补填低处石料，测量夯后陆域标高，陆域标高下降1.0～3.2m，由于海相淤泥段桩体周围约束力低，淤泥段碎石桩受上部石料覆盖层、底部陆相沉积岩层共同挤压作用，淤泥段碎石桩桩体理论桩径扩至1.0m～2.0m，结合陆域形成历史，调节不同填海历史区域夯锤下落高度，从而控制夯击能，通过夯击形成过渡式桩径分布，中和应力历史影响。

21、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s5桩径、承载力检测包括：

22、s501、施工完成后，结合不同应力历史时期形成的区块报告，分别对各个区块进行检测，通过动力触探和承载力试验，检测碎石桩径和地基承载力。

23、s502、根据检测结果，对比理论计算内容，进一步分析强夯夯击能、振冲桩径同地基承载力间的匹配性关系，形成检测报告，为后续夯击能和桩径过渡式布置提供依据。

24、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s6补填标高包括：

25、检测完成后，按交工标高进行场地补填、整平，采用压路机对场地进行分层碾压，分层厚度小于0.5m，确保补填料密实。

26、本发明将上部石料层作为工作平台，通过振冲形成下部淤泥段碎石桩体，利用淤泥不排水抗剪强度低，成桩约束力低的特点，先采用“填石+轻夯”形成上部石料层“硬壳”，保证石料层后续整体受力，再采用“重夯”降低填海陆域整体标高，达到夯扩淤泥段碎石桩体直径的效果，通过调节“重夯”夯击能，形成不同区域碎石桩直径过渡式布置，从而中和填海应力历史影响，最后通过上部补填石料保证填海陆域统一交工标高。本方法操作简单、快捷，既通过强夯和振冲增加了地基承载力，又通过碎石桩复合地基和排水原理，进一步增加桩体和周围土体强度

27、本发明的有益效果是：

28、本发明有效地解决了“夹软层式”地质条件下，不同填海应力历史造成的不均匀沉降问题，利用了本工程特殊地质条件作为工作平台和受力面，发挥“填石+轻夯”、“重夯”的加密和加压原理，将上部石料覆盖层和底部陆相沉积岩之间的淤泥层碎石桩进行挤压扩径，通过调节“重夯”夯击能，形成不同碎石桩直径过渡式布置，从而中和填海应力历史影响，本方法减少覆盖石料层桩径浪费约50%，通过强夯方式取代高功率振冲或混凝土灌注桩等地基处理方式，整体工期减少约40%，形成的过渡式复合地基控制了整体陆域的沉降效果，保证了填海陆域的整体稳定性。

1.一种通过夯扩桩快速消除填海应力历史的方法，其特征是，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种通过夯扩桩快速消除填海应力历史的方法，其特征是，所述步骤s1施工准备和调查，具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种通过夯扩桩快速消除填海应力历史的方法，其特征是，所述夯关键指标包括击能、桩径、桩长。

4.根据权利要求1所述的一种通过夯扩桩快速消除填海应力历史的方法，其特征是，所述步骤s2碎石桩体施工，具体包括以下步骤：

5.根据权利要求1所述的一种通过夯扩桩快速消除填海应力历史的方法，其特征是，所述步骤s3覆盖层填石+轻夯加密，具体包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的一种通过夯扩桩快速消除填海应力历史的方法，其特征是，所述步骤s4过渡式重夯夯扩，具体包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述的一种通过夯扩桩快速消除填海应力历史的方法，其特征是，所述步骤s5桩径、承载力检测，具体包括以下步骤：

8.根据权利要求1所述的一种通过夯扩桩快速消除填海应力历史的方法，其特征是，所述步骤s6补填标高，具体包括以下步骤：