張金剛，劉 健

（1.山東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250031；2.濱州市沾化區(qū)交通運(yùn)輸局，山東 濱州 256800）

引言

無(wú)填料振沖法是加固軟弱砂性土地基的一種常用地基處理方式，具有工藝簡(jiǎn)單、施工便捷、效果顯著、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)有《地基處理手冊(cè)》[1]及相關(guān)行業(yè)規(guī)范[2-3]對(duì)無(wú)填料振沖法地基處理的適用條件作出了嚴(yán)格的限制：“不加填料的振沖密實(shí)法僅適用于處理黏粒含量＜10%的粗砂、中砂地基”，使其應(yīng)用范圍受限。

近年來(lái)，通過(guò)國(guó)內(nèi)外學(xué)者的不斷研究和實(shí)踐，無(wú)填料振沖技術(shù)也逐漸在加固飽和粉細(xì)砂及吹填細(xì)砂地基中得到推廣應(yīng)用，例如，上海國(guó)際航運(yùn)中心洋山深水港區(qū)一期工程[4]、唐山港曹妃甸港區(qū)礦石碼頭工程、煤碼頭工程[5-6]和以色列阿什杜德港等工程項(xiàng)目[7]均通過(guò)對(duì)振沖器功率、頻率振沖水壓和水量、振沖密實(shí)電流和留振時(shí)間的改進(jìn)，使得無(wú)填料振沖技術(shù)處理較低黏粒含量的粉細(xì)砂地基取得良好的效果。

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，土地資源匱乏的矛盾日益突出，越來(lái)越多的港口項(xiàng)目采用疏浚吹填的方式形成陸域。傳統(tǒng)港口往往優(yōu)先選擇建港條件較好的基巖質(zhì)及砂質(zhì)地基，其吹填后形成的陸域采用無(wú)填料振沖法進(jìn)行地基處理是適宜的。但是海岸線是不可再生資源，自然條件優(yōu)越的天然良港岸線已經(jīng)逐漸飽和，越來(lái)越多的港口選擇建在了傳統(tǒng)認(rèn)為不太適宜建港的地區(qū)。這些地區(qū)的疏浚土多以粉土為主，目前針對(duì)粉土地基通常根據(jù)不同情況采用加填料振沖、強(qiáng)夯、強(qiáng)夯置換等處理方式。一般不建議采用無(wú)填料振沖法，該方法處理粉土地基的理論研究和工程應(yīng)用均較少。如果將更加經(jīng)濟(jì)高效的無(wú)填料振沖法推廣到低黏粒的粉土地基中進(jìn)行應(yīng)用，將具有非常廣闊的前景和價(jià)值。

1 工程概況

濰坊港中港區(qū)位于濰坊市區(qū)北部，隨著山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)和黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)規(guī)劃的逐步深入實(shí)施，近些年，地處兩大戰(zhàn)略區(qū)疊加帶的濰坊港取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。港口輔建區(qū)項(xiàng)目位于濰坊港中港區(qū)內(nèi)，場(chǎng)地長(zhǎng)度約300 m，寬度約200 m，采用無(wú)填料振沖法處理地基，地基處理總面積約為6.0 萬(wàn)平方米。

2 工程地質(zhì)

本工程場(chǎng)地原為海域，現(xiàn)經(jīng)過(guò)人工吹填形成陸域，經(jīng)鉆探揭露，該場(chǎng)區(qū)在勘探深度范圍內(nèi)所揭露的地層主要由第四系人工吹填土、第四系海相沉積粉土組成。自上而下：（1）①層吹填粉土（）?；尹S色，稍密- 中密，很濕，搖震反應(yīng)迅速，主要成分石英、云母次之，手捏砂感強(qiáng)，局部夾粉砂薄層，為近期人工吹填。場(chǎng)區(qū)普遍分布，厚度：2.00 ～6.20 m，平均4.40 m；層底標(biāo)高：-1.18 ～2.83 m，平均0.45 m；層底埋深：2.00 ～6.20 m，平均4.44 m。（2）②層粉土（）。灰褐色，稍密-中密，很濕，搖震反應(yīng)迅速，偶見(jiàn)貝殼碎屑，土質(zhì)較純，局部相變?yōu)榉凵?。?chǎng)區(qū)局部鉆孔缺失該層。厚度：0.50 ～2.90 m，平均1.20 m；層底標(biāo)高：-2.68 ～0.91 m，平均-0.66 m；②-1 層底埋深：4.00 ～7.50 m，平均5.49 m。（3）層粉質(zhì)黏土（）?；尹S色，濕，呈可塑-軟塑，以軟塑為主，切面光滑，干強(qiáng)度低，韌性中等，該層主要為吹填土與原始海底的過(guò)渡層，且局部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。屬中- 高壓縮性土，場(chǎng)區(qū)局部分布，厚度小。厚度：0.50 ～1.30 m，平均0.84 m；層底標(biāo)高：-1.89 ～2.23 m，平均-0.47 m；層底埋深：2.60 ～6.80 m，平均5.24 m。（4）③層粉土（）?；尹S色，稍密- 密實(shí)，很濕，搖震反應(yīng)迅速，土質(zhì)均勻，局部含粉砂較多。場(chǎng)區(qū)普遍分布。該層未穿透，最大揭露厚度8.0 m。從地勘資料描述的手捏砂感強(qiáng)，局部夾粉砂薄層、部相變?yōu)榉凵?、局部含粉砂較多等特征可以得出本工程粉土地基黏粒（粒徑＜0.005 mm）含量較低，粉砂含量較高。

3 地基處理技術(shù)要求

（1） 地基承載力： 地基承載力特征值≥150 kPa；（2）壓 實(shí) 度：0 ～80 cm 范 圍 內(nèi)≥93%，80 cm 以下≥90%；（3）地基處理深度：處理深度10.0 m，且達(dá)到原海底面以下1.0 m。

4 施工工藝及參數(shù)

4.1 振沖點(diǎn)布置

正式施工前應(yīng)預(yù)先選取試驗(yàn)段進(jìn)行典型施工，選取最適宜的施工參數(shù)進(jìn)行大面積無(wú)填料振沖法施工，振沖點(diǎn)間距暫定為2.4 m，正三角形布點(diǎn)，振沖點(diǎn)布置見(jiàn)圖1。

圖1 振沖點(diǎn)布置/mm

4.2 施工工藝流程

施工工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 施工工藝流程

4.3 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）地基處理深度：加固深度為10.0 m，且達(dá)到原海底面以下1.0 m；（2）振沖方式選擇三點(diǎn)共振；（3）振沖點(diǎn)間距為2.4 m，采用正三角形（即梅花形）布點(diǎn)；（4）振沖貫入速度為1 ～2 m/min，上拔速度為3 ～5 m/min；（5）水壓為0.2 ～0.6 MPa，確?？梢允狗弁烈夯纯?；（6）留振時(shí)間：到底部時(shí)留振時(shí)間為30 s，孔口留振時(shí)間為30 s，其余每段留振時(shí)間為8 ～10 s；（7）振沖器每段提升間距為0.5 m。

5 地基處理檢測(cè)結(jié)果分析

5.1 承載力檢測(cè)

采用淺層平板載荷試驗(yàn)檢測(cè)地基承載力，在場(chǎng)區(qū)選取具有代表性的三個(gè)點(diǎn)，采用變長(zhǎng)1.5 m 的方形壓板，最大加載量為305 kPa，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 淺層平板載荷試驗(yàn)地基承載力檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)承載力檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果，處理后的地基承載力特征值≥150 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

5.2 壓實(shí)度檢測(cè)

根據(jù)室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)得出場(chǎng)地吹填粉土的最優(yōu)含水率為15.1%，對(duì)應(yīng)的最大干密度為1.65 g/cm3。采用現(xiàn)場(chǎng)灌砂法試驗(yàn)進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，測(cè)定層厚度100 ～150 mm，灌砂桶直徑100 mm，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 灌砂法試驗(yàn)壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果，處理后的地基滿足0 ～80 cm范圍內(nèi)壓實(shí)度≥93%，80 cm 以下壓實(shí)度≥90%的設(shè)計(jì)要求。

5.3 標(biāo)貫試驗(yàn)

采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)檢測(cè)場(chǎng)區(qū)土層的均勻性，選取6 個(gè)鉆孔分別進(jìn)行無(wú)填料振沖前、后的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，經(jīng)桿長(zhǎng)修正后的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3、表4。

表3 無(wú)填料振沖前標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)統(tǒng)計(jì)

表4 無(wú)填料振沖后標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)統(tǒng)計(jì)

無(wú)填料振沖前地基標(biāo)貫擊數(shù)范圍為3.5 ～6.0，處理后為9.0 ～15.0，有較大幅度地提高。為了更直觀地反映無(wú)填料振沖前、后場(chǎng)地標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)變化情況，繪制標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)平均值與鉆孔深度折線，見(jiàn)圖3。

圖3 振沖前、后標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)平均值變化

通過(guò)圖3 可以看出，除深度5.30 m 處標(biāo)貫擊數(shù)平均值偏低外，其他深度的土層均得到了有效加固。這是由于深度5.30 m 處的5、6 號(hào)試驗(yàn)點(diǎn)存在“②-1層粉質(zhì)黏土（Q4mc）”，導(dǎo)致其振沖后標(biāo)貫擊數(shù)平均值偏低，這也驗(yàn)證了無(wú)填料振沖法不適用于處理粉質(zhì)黏土。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）對(duì)于以粉土、粉砂為主的地基，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)無(wú)填料振沖處理工藝進(jìn)行改進(jìn)，可以嘗試采用無(wú)填料振沖法進(jìn)行處理。（2）傳統(tǒng)無(wú)填料振沖工藝多為單點(diǎn)振動(dòng)，對(duì)細(xì)顆粒土處理效果不佳，研究表明采用多點(diǎn)共振（或脅迫）無(wú)填料振沖法可以克服粉細(xì)砂不易塌孔的難題[5]。本工程采用三點(diǎn)共振，實(shí)踐證明該方法同樣適用于以粉土、粉砂為主的沖填土，這也是地基處理成功的關(guān)鍵。（3）應(yīng)根據(jù)具體情況，通過(guò)典型試驗(yàn)最終確定無(wú)填料振沖法的適用性，并對(duì)施工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。