張金剛，劉 健

（1.山東省交通規(guī)劃設(shè)計院集團有限公司，山東 濟南 250031；2.濱州市沾化區(qū)交通運輸局，山東 濱州 256800）

引言

無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，具有工藝簡單、施工便捷、效果顯著、經(jīng)濟實用等優(yōu)點?，F(xiàn)有《地基處理手冊》[1]及相關(guān)行業(yè)規(guī)范[2-3]對無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，通過國內(nèi)外學(xué)者的不斷研究和實踐，無填料振沖技術(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，上海國際航運中心洋山深水港區(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目[7]均通過對振沖器功率、頻率振沖水壓和水量、振沖密實電流和留振時間的改進，使得無填料振沖技術(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)濟社會的發(fā)展，土地資源匱乏的矛盾日益突出，越來越多的港口項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填料振沖法進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，目前針對粉土地基通常根據(jù)不同情況采用加填料振沖、強夯、強夯置換等處理方式。一般不建議采用無填料振沖法，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)濟高效的無填料振沖法推廣到低黏粒的粉土地基中進行應(yīng)用，將具有非常廣闊的前景和價值。

1 工程概況

濰坊港中港區(qū)位于濰坊市區(qū)北部，隨著山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)和黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟區(qū)規(guī)劃的逐步深入實施，近些年，地處兩大戰(zhàn)略區(qū)疊加帶的濰坊港取得了長足的發(fā)展。港口輔建區(qū)項目位于濰坊港中港區(qū)內(nèi)，場地長度約300 m，寬度約200 m，采用無填料振沖法處理地基，地基處理總面積約為6.0 萬平方米。

2 工程地質(zhì)

本工程場地原為海域，現(xiàn)經(jīng)過人工吹填形成陸域，經(jīng)鉆探揭露，該場區(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，局部夾粉砂薄層，為近期人工吹填。場區(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，偶見貝殼碎屑，土質(zhì)較純，局部相變?yōu)榉凵?。場區(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，干強度低，韌性中等，該層主要為吹填土與原始海底的過渡層，且局部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土。屬中- 高壓縮性土，場區(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（）。灰黃色，稍密- 密實，很濕，搖震反應(yīng)迅速，土質(zhì)均勻，局部含粉砂較多。場區(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，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 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，且達到原海底面以下1.0 m。

4 施工工藝及參數(shù)

4.1 振沖點布置

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

圖1 振沖點布置/mm

4.2 施工工藝流程

施工工藝流程見圖2。

圖2 施工工藝流程

4.3 主要設(shè)計參數(shù)

（1）地基處理深度：加固深度為10.0 m，且達到原海底面以下1.0 m；（2）振沖方式選擇三點共振；（3）振沖點間距為2.4 m，采用正三角形（即梅花形）布點；（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，確保可以使粉土液化即可；（6）留振時間：到底部時留振時間為30 s，孔口留振時間為30 s，其余每段留振時間為8 ～10 s；（7）振沖器每段提升間距為0.5 m。

5 地基處理檢測結(jié)果分析

5.1 承載力檢測

采用淺層平板載荷試驗檢測地基承載力，在場區(qū)選取具有代表性的三個點，采用變長1.5 m 的方形壓板，最大加載量為305 kPa，試驗結(jié)果見表1。

表1 淺層平板載荷試驗地基承載力檢測結(jié)果

根據(jù)承載力檢測試驗結(jié)果，處理后的地基承載力特征值≥150 kPa，滿足設(shè)計要求。

5.2 壓實度檢測

根據(jù)室內(nèi)擊實試驗得出場地吹填粉土的最優(yōu)含水率為15.1%，對應(yīng)的最大干密度為1.65 g/cm3。采用現(xiàn)場灌砂法試驗進行壓實度檢測，測定層厚度100 ～150 mm，灌砂桶直徑100 mm，檢測結(jié)果見表2。

表2 灌砂法試驗壓實度檢測結(jié)果

根據(jù)壓實度檢測結(jié)果，處理后的地基滿足0 ～80 cm范圍內(nèi)壓實度≥93%，80 cm 以下壓實度≥90%的設(shè)計要求。

5.3 標(biāo)貫試驗

采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗檢測場區(qū)土層的均勻性，選取6 個鉆孔分別進行無填料振沖前、后的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，經(jīng)桿長修正后的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗結(jié)果見表3、表4。

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

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

無填料振沖前地基標(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填料振沖前、后場地標(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，見圖3。

圖3 振沖前、后標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)平均值變化

通過圖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 號試驗點存在“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，這也驗證了無填料振沖法不適用于處理粉質(zhì)黏土。

6 結(jié)語

（1）對于以粉土、粉砂為主的地基，通過對傳統(tǒng)無填料振沖處理工藝進行改進，可以嘗試采用無填料振沖法進行處理。（2）傳統(tǒng)無填料振沖工藝多為單點振動，對細(xì)顆粒土處理效果不佳，研究表明采用多點共振（或脅迫）無填料振沖法可以克服粉細(xì)砂不易塌孔的難題[5]。本工程采用三點共振，實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，通過典型試驗最終確定無填料振沖法的適用性，并對施工參數(shù)進行優(yōu)化。