趙統(tǒng)錄，陳為棟，任再永

（1.日照港建設監(jiān)理有限公司，山東日照 276826；2.杭州永創(chuàng)基建工程科技股份有限公司，浙江杭州 310020）

引言

傳統(tǒng)的地基處理方法有很多，包括碾壓法、強夯法、振沖法、復合地基法、排水固結(jié)預壓法、化學處理法等，分別對應不同的地質(zhì)情況和地基承載力和沉降要求，可以根據(jù)不同的情況和要求分別采用不同的地基處理方案。但各種地基處理方案也有不同的適應情況，往往難以滿足特定地質(zhì)和需求的情況，根據(jù)近年出現(xiàn)的特定地質(zhì)，經(jīng)過多年研究開發(fā)了模塊振動擠密新工法，它是最新研究出來的一種地基處理新工藝，具有施工設備簡便、功率大、振幅頻率可調(diào)、施工速度塊、造價低等優(yōu)點，特別適合處理可液化土質(zhì)地基和碎石等回填料價格較高的工程。

1 模塊振動擠密新工法概述

模塊振動擠密新工法利是用大功率振動錘配合特制楔形模塊將回填料擠密至地基土中，形成連擠密帶置換的復合地基。本工法地基處理深度最深可達9～10 m，如考慮振動對樁尖以下的土層的振動力，其影響深度最大可達到12～15 m?；靥畈牧峡梢赃x擇碎石、石渣、建筑廢料等材料，只要不是淤泥土、有機質(zhì)土等較差的土質(zhì)，均可利用當?shù)噩F(xiàn)有的材料用于回填。較之傳統(tǒng)振沖碎石樁和強夯置換工藝，本工法振動錘功率大且振幅和頻率均可調(diào)，楔形模塊具有相對較強的擠壓和穿透能力，對可液化砂性土和粉質(zhì)土場地具有特殊的適應性。施工現(xiàn)場如圖1。

圖1 模塊振動擠密施工現(xiàn)場

2 模塊振動擠密新工法適用范圍

模塊振動擠密新工法適用于與傳統(tǒng)的振沖碎石樁和強夯置換適用的類似土質(zhì)，如松散粉土、松散砂性土、雜填土、含軟弱夾層砂土地基等。對于上層存在較硬土層，本工法具有比一般的碎石樁更大的穿透硬層能力，且較強夯置換法具有較小的振動力。

沿海地區(qū)地貌多為濱海相沉積地貌單元，場地為濱海填海造地而成，地下水主要類型是海洋潮汐水且水量大并具有腐性，砂性土地基液化現(xiàn)象非常常見，且對于部分改造場地，場地表層由于先期回填塊石等，2～3 m 范圍內(nèi)表層土較硬，一般工法難以穿透。

本工法處理案例為日照港某已建工程場地的內(nèi)增設控制中心工程停車樓工程，原場地為回填場地，需進行半剛性復合地基或樁基礎處理。半剛性復合地基或樁基樁端持力層需穿過回填場地達到全風化巖或中風化巖硬持力層，若構(gòu)筑物荷載較小，上述地基處理方式均造價較高。模塊振動擠密新工法可有效消除可液化地基的不良影響，滿足構(gòu)筑物對地基承載力要求，同時具有穿透硬層能力強、加固效果好、施工質(zhì)量容易控制、施工效率高、造價適中、安全環(huán)保要求等優(yōu)點。見表1。

表1 幾種地基處理方案對比

3 模塊振動擠密新工法加固機理

在動剪應力作用下，飽和砂土中孔隙水壓力的增長使抗剪強度降低，當土的抗剪強度完全喪失時，該土體由于其本身的特性則變成粘滯流體，地基失去承載力，工程中稱為液化。

從此概念出發(fā)，為防止土體液化，一方面應提高土體抗液化能力，這在工程中經(jīng)常采用的是增加密實度的方法；另一方面是設法降低動剪切應力產(chǎn)生的超孔隙水壓力，這在工程中經(jīng)常采用液化層中設置排水通道的方法。

當?shù)叵滤c海洋相通，受潮汐影響其它工法難以達到排水效果時，采用模塊振動擠密新工法增加土體密實度效果頗佳。因為模塊振動擠密新工法采用垂直振動的激振力將樁管沉入土中，土體擠向四周的同時，樁管的振動能量以波的形式在土中傳播，引起樁周圍地基的強烈振動，從而達到使樁周土體密實的效果。

在填料過程中，砂量不足、填充料強度不足或者含水量太高，都會使樁身密實度不足。模塊振動擠密新工法解決辦法：采用較大振動功率，增加投料次數(shù)，反復振動擠壓，同時保證填充料強度及粒徑。除此之外，還應該對振動設備進行定期檢修和保養(yǎng)，保障機械動力。

4 模塊振動擠密新工法施工工藝

模塊振動擠密新工法施工流程見圖2。以設計為基礎，對地基處理范圍進行測設，主要工藝如下：

圖2 模塊振動擠密新工法施工流程圖

1）使用測量儀器對地基處理范圍進行確定，再對邊界邊線進行標注，以樁位布置圖和施工計劃為基礎，確定砂樁位置，用小木樁和鋼釘進行標記；

2）楔形模塊沉入樁位前，需對模塊深度進行確認，從而達到控制樁施工現(xiàn)場深度的目的；

3）樁基就位后，對振動模塊擠楔形模塊垂直度及平穩(wěn)度進行檢查，確保符合要求；

4）啟動機械，對楔形模塊下沉過程進行控制，拔出模塊后對灌料量進行控制，直到樁位被灌滿壓實后再進行楔形模塊下沉壓實。

5 模塊振動擠密新工法工程實例

1）工程簡述

日照港石臼港區(qū)集裝箱改造三期工程控制中心工程停車樓，建筑層數(shù)3 層，建筑高度10.35米，占地面積約3 100 平米，建筑面積約6 234 平米，框架結(jié)構(gòu)設計使用年限50 年。

2）地質(zhì)條件

場區(qū)地貌為濱海相沉積地貌單元，場地為濱海填海造地而成，地形較為平坦，地下水主要類型是海洋潮汐水，水量大且有若腐性。根據(jù)地勘報告，本場地存在表層回填土(含回填碎石)、②-1層粉土、③層粉土、④層粗砂，按照《建筑抗震設計規(guī)范》GB50011-2010(2016 年版)，經(jīng)初判：②-1 層粉土、③層粉土、④層粗砂均為可能液化層。根據(jù)標貫測試結(jié)果進行詳細判別，②-1 層粉土、③層粉土均液化，④層粗砂不液化，鉆孔液化指數(shù)在0～4.89。綜合判定場地液化等級為輕微液化。

3）地基處理要求

地基處理完成后，要求：（1）復合地基承載力特征值不小于200 kPa。（2）樁間土標貫擊數(shù)不小于15 擊。（3）樁體要求填料為密實（動探擊數(shù)大于20 擊）。

4）施工工藝

本工程采用的擠密模塊選用楔型模塊，尺寸為：1.3×1.15×6.5 m，振動器型號為EP400 型，振動功率：75 kW，振動擠密樁間距3.2 m，置換率約16%，填料采用碎石和建筑廢料，加固深度8-10 m，合計共施工306 根樁。

5）效果檢驗

①采用靜載試驗檢測復合地基承載力（壓載面積10.24 m2），按照比例做4 處；②采用標準貫入試驗檢測樁間土強度（檢測深度6.5 m），按照比例做6 處；③采用動力觸探試驗檢測樁身強度（檢測深度6.5 m），按照比例做6 處。

①靜載試驗：通過4 處靜載試驗，加到最大實驗荷載（400 kPa）最小沉降量19.07 mm，最大沉降量23.03 mm，結(jié)果表明實測復合地基承載力達到200 kPa。②標準貫入試驗：通過6 處標準貫入試驗，修正后的標貫擊數(shù)最小值16.8 擊，最大值21 擊，標準值18.4 擊，滿足15 擊的設計要求。③動力觸探試驗：通過6 處動力觸探試驗，修正后的標貫擊數(shù)最小值19.7 擊，最大值21.4 擊，標準值20.60 擊，滿足20 擊的設計要求。

圖3 典型載荷試驗P-S 曲線

圖4 典型標準貫入試驗擊數(shù)

圖5 典型動力觸探試驗擊數(shù)

地基檢測結(jié)果表明：其復合地基承載力特征值、標準貫入試驗檢測結(jié)果表明：各孔標貫貫入試驗、動力觸探試驗結(jié)果均顯示滿足設計要求。

6）經(jīng)濟效益和工期節(jié)省

模塊振沖擠密工法造價低，日照港石臼港區(qū)集裝箱碼頭改造三期工程停車樓地基處理，若采用傳統(tǒng)的混凝土灌注樁基礎，需多花費100 多萬元，施工工期需35 天，比計劃工期延長15 天，況且質(zhì)量安全難以保證。模塊振沖擠密工法僅僅用了25 天，面對如此大的環(huán)保壓力，模塊振沖擠密樁噪音低、無污染，采用的回填料就地取材，減少了材料運輸及道路污染，取得了很好的效果。

6 結(jié)語

模塊振動擠密新工法新工法具有造價低、施工效率高、加固質(zhì)量可控性好、振動不利影響較小、安全環(huán)保等優(yōu)點。在合適的土質(zhì)條件和加固深度范圍內(nèi)，比樁基基礎具有節(jié)省造價和工期的優(yōu)點，比普通振沖碎石樁和強夯置換法有減小振動、處理深度較大的優(yōu)點。在近海環(huán)境下，可作為一種更經(jīng)濟的抗液化、提高地基承載力的加固方法，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的樁基或振沖碎石、強夯置換施工。模塊振動擠密新工法具有良好的應用前景。