覃 曉 吳湛坤 彭華洲

（南京市發(fā)改委政府投資項(xiàng)目評審中心，江蘇 南京 210000）

0 引言

遠(yuǎn)海島嶼開發(fā)伴隨大量的島礁吹填作業(yè)，吹填料多為珊瑚礁砂及原海床沉積礁砂組成，吹填后地表層為吹填松散層；島礁在形成過程中，地質(zhì)起伏不定，導(dǎo)致吹填層厚度相差較大；同時(shí)吹填層密實(shí)度較小，吹填后基礎(chǔ)性能指標(biāo)往往不能滿足設(shè)計(jì)要求，需對吹填層進(jìn)行加固處理后方能進(jìn)行地面施工建設(shè)。目前常用的地基處理方法有：換填墊層法、強(qiáng)夯法、砂石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預(yù)壓法、水泥粉煤灰碎石樁法、柱錘沖擴(kuò)樁法、單液硅化法和堿液法等[1-3]。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件、施工成本、不破壞原有礁盤等綜合條件，鑒于地基振沖密實(shí)處理具有所用設(shè)備少、加固速度快、振動(dòng)影響范圍小的特點(diǎn)，選用振沖（兩點(diǎn)共振）密實(shí)法對吹填后基礎(chǔ)進(jìn)行處理。本文結(jié)合島礁地基處理工程實(shí)例，論述振沖密實(shí)施工技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐，經(jīng)試驗(yàn)檢驗(yàn)，處理效果較為理想。

1 工程概況及地質(zhì)條件

1.1 工程概況

案例項(xiàng)目為吹填后島礁上某場區(qū)地基，面積5090.5m2（70m×72.75m方格），振沖孔位呈正三角形布置，孔距3.5m。依據(jù)設(shè)計(jì)要求：處理后的地基承載力特征值≥250kPa，壓縮模量≥30MPa；壓實(shí)度≥90%；標(biāo)貫擊數(shù)≥20擊，動(dòng)探擊數(shù)（-N63.5）≥12 擊，檢測范圍不小于地基處理深度。

1.2 地質(zhì)條件

施工區(qū)域原狀地層按照巖土層成因、成份、物理力學(xué)特征，由上至下可分為4層：

（1）珊瑚粉砂，有輕微的黏性，層厚在1.5～4.1m，地基承載力特征值fak=180kPa；

（2）珊瑚粗砂礫，此層分布較為普遍，層厚在1.9～11.5m之間，標(biāo)貫擊數(shù)平均值N=22.5擊，地基承載力特征值fak=160kPa；

（3）珊瑚砂混珊瑚碎塊，局部為珊瑚碎塊混珊瑚砂，此層分布較為普遍，層厚在2.9～8.9m之間，標(biāo)貫擊數(shù)平均值N=33.8擊，地基承載力特征值fak=220kPa；

（4）珊瑚砂礫巖，該層穩(wěn)定，地基承載力特征值fak=350kPa。

場區(qū)地基吹填料以耙吸產(chǎn)生的珊瑚礁砂為主，絞吸的珊瑚礁砂為輔。其中，絞吸產(chǎn)生的珊瑚礁砂顆粒粒徑相對較大，最大粒徑約30cm，10～30cm的大粒徑珊瑚礁石含量約10%；耙吸產(chǎn)生的珊瑚礁砂顆粒粒徑相對較小，最大粒徑一般＜10cm，粒徑2cm 以下的珊瑚礁砂含量一般＜50%。此外，在吹填過程中，靠近管口區(qū)域粗顆粒（粒徑＞2mm）集中，遠(yuǎn)離管口區(qū)域細(xì)料集中。同時(shí)，遠(yuǎn)離管口區(qū)域自然沉淀后出現(xiàn)沉積層表層“泥皮”，局部厚超過50cm，通過室內(nèi)試驗(yàn)分析，該層“泥皮”為粉土，其下為粉砂和細(xì)砂，場地平整后，形成大面積的粉土和粉細(xì)砂夾層，工程性能很差，處理難度大。施工區(qū)域表面設(shè)計(jì)標(biāo)高5.25～4.15m。依據(jù)剖面圖，需密實(shí)處理的珊瑚礁砂基礎(chǔ)平均厚約6.0m。

2 地基處理方案及施工流程

2.1 地基處理方案

根據(jù)試驗(yàn)段數(shù)據(jù)，采用樁間距3.5m（見圖1所示），珊瑚礁砂經(jīng)振沖密實(shí)處理后，基礎(chǔ)可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。故擬在該區(qū)域采用振沖密實(shí)技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)施工[4]，振沖點(diǎn)平面布置為等邊三角形，間距3.5m。計(jì)劃投入2套設(shè)備，平均每套設(shè)備每天處理能力約300m2，施工時(shí)間為10d。

圖1 振沖孔位示意圖（間距3.5m）

2.2 施工工藝流程

地基處理工藝采用振沖密實(shí)法，振沖器采用ZCQ-180型，55∕80T履帶吊配合施工，由350kW發(fā)電機(jī)供電，采取兩點(diǎn)共振擠密法施工。地基振沖處理施工工藝流程如圖2所示。

圖2 振沖施工工藝流程圖

3 施工設(shè)備配置

根據(jù)現(xiàn)場場地條件及施工進(jìn)度要求合理安排振沖施工所需機(jī)械設(shè)備，按生產(chǎn)高峰期所需，主要施工設(shè)備配置計(jì)劃如表1所示。

表1 施工設(shè)備配置

4 施工步驟及技術(shù)要求

振沖密實(shí)法的施工步驟為：

（1）清理平整施工場地，根據(jù)施工區(qū)的劃分進(jìn)行編號并測放施工邊線；

（2）按每1000m2一點(diǎn)進(jìn)行振沖前重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)，掌握施工區(qū)域土層分布情況，必要時(shí)加密觸探點(diǎn)位；

（3）按照20m×20m網(wǎng)格測量振沖前場地高程；

（4）用鋼尺測放振沖孔位，孔距3.5m，呈正三角形布置；

（5）根據(jù)勘察資料和設(shè)計(jì)要求，并結(jié)合工前動(dòng)探情況，確定合理的處理深度；

（6）根據(jù)現(xiàn)場情況，若吹填砂比較干，施工之前需進(jìn)行灌水，灌水后立即進(jìn)行振沖作業(yè)；

（7）機(jī)械設(shè)備就位后，首先將振沖器對準(zhǔn)樁點(diǎn)，接通水源和電源，復(fù)核水壓、水量、電壓以及空載電流是否正常；且水壓不小于0.35MPa[5-6]；

（8）啟動(dòng)吊機(jī)下放振沖器，使振沖器在水平振動(dòng)的同時(shí)利用其振動(dòng)、高壓水的沖擊力量，慢速下沉至處理深度并留振；

（9）振沖器提升及提升過程中留振；留振時(shí)間：孔底不小于120s，距孔口1m處不小于60s，中間均勻提升，一般每提升0.5m不小于20s，密實(shí)電流不小于130A；

（10）在振沖過程中挖掘機(jī)同步回填就地砂石料：當(dāng)進(jìn)入粉土和粉細(xì)砂夾層時(shí)，若就地回填的砂石料粒徑較小，密實(shí)電流不能滿足要求時(shí)，應(yīng)組織運(yùn)輸車輛到管口區(qū)、粗粒料較多的區(qū)域轉(zhuǎn)運(yùn)粗骨料回填，同時(shí)采取增加留振時(shí)間、將振沖器上提振沖后再下降復(fù)振（反插）等多種措施，直到密實(shí)電流達(dá)到設(shè)計(jì)要求后依次上提成樁；

（11）一組振沖結(jié)束，關(guān)機(jī)、關(guān)水，移至下一組樁位施工；場地施工完畢后，對場地進(jìn)行平整，采用20m×20m方格網(wǎng)測量場地標(biāo)高并記錄，作為振沖工后沉降依據(jù)；

（12）每施工區(qū)振沖施工一周后，在振沖前觸探的同一位置進(jìn)行重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)，通過施工前后動(dòng)探結(jié)果的對比，檢驗(yàn)振沖處理效果。

5 施工難點(diǎn)及質(zhì)量控制措施

5.1 施工難點(diǎn)

該工程場地地質(zhì)條件較差，振沖密實(shí)法施工存在一定的技術(shù)難點(diǎn)，主要有以下幾點(diǎn)：

（1）場區(qū)吹填以耙吸船為主，吹填料中的粗骨料相對較少，振沖處理的難度大；

（2）因吹填節(jié)點(diǎn)工期要求，無法采用邊吹填邊平整的填筑方式，在匯水區(qū)聚集了大量的細(xì)集料，形成大片的粉土和粉細(xì)砂夾層，需要轉(zhuǎn)運(yùn)大量的粗骨料摻拌，增加了施工難度，降低了工效；

（3）在場地土層分布極不均勻的情況下，為保證施工質(zhì)量，需要投入大量的試驗(yàn)人員，進(jìn)行施工前、后的重型圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)、沉降觀測、土工試驗(yàn)、載荷試驗(yàn)等試驗(yàn)研究，增加了工程成本；

（4）因振沖施工和場地平整、內(nèi)外側(cè)圍堰、場區(qū)臨時(shí)道路施工交叉進(jìn)行，連片施工區(qū)域少，設(shè)備調(diào)遣頻繁，有效作業(yè)時(shí)間減少，降低了振沖設(shè)備的利用率；

（5）在高溫、高濕、高鹽和高輻射的“四高”環(huán)境中，施工機(jī)械和電氣設(shè)備的故障率增高，降低了設(shè)備的使用率，極大地增加了設(shè)備維修成本。

我給家長打了個(gè)比方：人生是場馬拉松，培養(yǎng)學(xué)生廣泛的愛好和技能，不斷增長見識，擁有夢想和毅力是人生馬拉松后程發(fā)力的重要保證。為了讓家長能放下心來，使學(xué)生更好地成長，我召開了一次班會課，并邀請家長出席。

5.2 質(zhì)量控制措施

該工程建成后作為民用及軍用場地使用，因此質(zhì)量要求較高，主要的質(zhì)量控制措施包括以下幾個(gè)方面：

（1）珊瑚礁砂振沖密實(shí)過程中，為確保施工質(zhì)量，施工中的通電電壓、密實(shí)電流以及每個(gè)樁點(diǎn)的留振時(shí)間都要符合要求；

（2）施工順序沿平行直線逐點(diǎn)進(jìn)行；每個(gè)機(jī)組在其作業(yè)范圍內(nèi)的施工順序?yàn)椋簭耐鈬粋?cè)的邊線開始，向中間推進(jìn)；不得出現(xiàn)漏振、漏點(diǎn)的情況；

（3）注意起重機(jī)的定位控制，保證振沖樁點(diǎn)及其間距的準(zhǔn)確性；

（4）振桿上每50cm一格標(biāo)明刻度，便于控制每次的上拔、下沉距離，進(jìn)行留振施工；

（5）振沖孔不得留有孔洞；

（7）要求對每個(gè)孔進(jìn)行編號，每張記錄單的各項(xiàng)參數(shù)要齊全、清楚；

（8）施工中，當(dāng)局部地質(zhì)條件變化較大，難以按計(jì)劃施工的，或者根據(jù)方案處理后基礎(chǔ)性能無法滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)報(bào)監(jiān)理、設(shè)計(jì)等參建各方，共同研究處理[7-8]。

6 試驗(yàn)檢驗(yàn)

根據(jù)技術(shù)交底，每2000m2地基處理需做一次承載力試驗(yàn)，每1000m2地基處理需做一次壓實(shí)度檢測、一次標(biāo)貫試驗(yàn)。在完成基礎(chǔ)振沖處理之后7d，在該基礎(chǔ)處理區(qū)域，監(jiān)理、第三方檢測人員在場情況下進(jìn)行承載力、壓實(shí)度、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，試驗(yàn)點(diǎn)由現(xiàn)場監(jiān)理工程師指定。進(jìn)行地基振沖密實(shí)施工處理后，經(jīng)試驗(yàn)檢驗(yàn)，地基承載力、壓實(shí)度檢測、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)均滿足設(shè)計(jì)要求，證明振沖密實(shí)施工工藝在技術(shù)上切實(shí)可行。

7 結(jié)束語

在海島施工實(shí)際案例中，對地基進(jìn)行了振沖密實(shí)施工處理，經(jīng)試驗(yàn)檢驗(yàn)，承載力、壓實(shí)度、標(biāo)準(zhǔn)貫入3個(gè)試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)均滿足設(shè)計(jì)要求，驗(yàn)證了振沖密實(shí)施工工藝處理珊瑚礁砂地基在技術(shù)上可行。實(shí)踐證明，在遠(yuǎn)海島礁施工中應(yīng)用振沖密實(shí)施工工藝，在確保工程質(zhì)量、節(jié)約成本、減少材料運(yùn)輸?shù)榷喾矫婢〉昧溯^好成效。該技術(shù)有較大的推廣前景，值得在遠(yuǎn)海島礁施工中推廣、借鑒。