振沖密實工藝在國外港口工程中的應用

王勇超

摘要：鑒于地基振沖密實處理具有所用設(shè)備少，加固速度快，振動影響范圍小的特點，在阿聯(lián)酋當?shù)乇粡V泛的采用。本文結(jié)合阿聯(lián)酋拉斯海馬漁人碼頭工程的工程實例，簡單論述振沖密實的施工技術(shù)應用實踐。

關(guān)鍵詞：地基處理；振沖密實；應用實踐

中圖分類號：U655.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-7973（2016）04-0064-03

1.前言

振沖法按加固機理和效果的不同，分為振沖置換法和振沖密實法兩類。前者是在地基土中借振沖器成孔，置換填料，制造以碎石、砂礫等散粒材料組成的樁體，與原地基土一起構(gòu)成復合地基，使地基承載力提高，沉降減少，它又名振沖置換碎石樁法；后者主要是利用振動和壓力水使砂層液化，砂顆粒相互密實，重新排列，孔隙減少，從而提高砂層的承載力和抗液化能力，它又名振沖擠密砂樁法。本文重點介紹后者在實際工程中的應用。

2.工程概況

阿聯(lián)酋拉斯海馬漁人碼頭工程碼頭后方回填區(qū)域需要進行地基處理，設(shè)計要求對+4.0m以下進行振沖密實施工。圖1為拉斯海馬漁人碼頭工程典型斷面圖。

3.地質(zhì)分析及工藝選擇

振沖密實是一個通過在一個位置進行深層振動，使砂質(zhì)土壤壓實的技術(shù)。在振動和飽和度的影響下，松砂顆粒重新形成一個更緊湊的狀態(tài)，并且提高砂的側(cè)向壓力。振沖密實技術(shù)是最適合于細微材料（粒徑63um）含量少于10%且粘土（粒徑小于20um）含量小于2%的中粗粒砂。圖2為振沖密實基本原理示意圖。圖3為振沖技術(shù)在土壤中的適用范圍圖。

A區(qū)域：適合深層密實的材料范圍（振沖密實技術(shù)）。

B區(qū)域：適合石樁的材料的范圍（振沖置換技術(shù)）。

根據(jù)現(xiàn)場勘測確認回填土壤和海床以下的土壤砂基本上由具有小于10%的細料（小于63um）和少量淤泥組成。這種土壤在振沖密實后，能夠達到設(shè)計要求，因此這些區(qū)域采用振沖密實技術(shù)進行施工。

4.施工工藝流程

該工程地基振沖密實處理施工流程如圖4。

5.試驗確定振沖網(wǎng)格間距布置

根據(jù)土地勘測報告，選擇三個有代表性的區(qū)域進行試驗，每塊區(qū)域面積為900m2（60m×15m）。振沖密實的間距分別為3.2m、3.5m、4.0m的正三角形布置，如圖5。

根據(jù)三個試驗區(qū)的試驗結(jié)果比對來確定施工階段的振沖施工間距，最終選定3.5米的施工間距。

6.施工應用實踐

6.1地基處理深度及施工平臺準備

根據(jù)回填料的回填的厚度，和海底條件及地質(zhì)深度，確定振沖密實平均深度約為8m。由于設(shè)計要求對+4.0m以下回填土進行振沖密實施工，根據(jù)經(jīng)驗，一般的松散回填土在振沖密實后，厚度將減少5%-10%。因此，在施工中需要超出設(shè)計標高0.5m用來預留沉降，因此施工平臺標高確認為+4.5m。

6.2施工點位放樣

根據(jù)現(xiàn)場的情況進行點位設(shè)置，分別設(shè)置控制點和基準點。振沖點位在工作開始之前，用明顯的標記標識出來，如下圖所示。

6.3振沖施工方法選用

振沖成孔按照施工步驟劃分，可分為3種，分別是排孔法、跳打法、圍幕法。

排孔法是由一端開始，依次逐步造孔至另一端結(jié)束，這樣易于施工，且不易漏掉孔位；但是當孔位較密時，后打的位置容易發(fā)生傾斜和位移。

跳打法是在同一排孔采取隔一孔造一孔，先后造孔影響小，易保證振沖的垂直度；但要防止漏掉孔位，并應注意孑L位準確。

圍幕法是先造外圍2-3圈（排）孔，然后造內(nèi)圈（排）。采用隔圈（排）造一圈（排）或依次向中心區(qū)造孔，能減少振沖能量的擴散，振密效果好，可節(jié)約孔數(shù)10%～15%，大面積施工常采用此法。但施工時需要注意防止漏掉孔位和保證其位置準確。

本項目由于施工作業(yè)面狹長，因此采用排孔法施工。

6.4振沖器定位

使用起重機將振沖器起吊至設(shè)置點位垂直上方，起重機緩慢將振動器放下。振沖器定位如圖6。

6.5振沖成孔

在振沖成孔的過程中，應保持振沖器垂直，要密切關(guān)注振沖器是否偏差，一旦發(fā)現(xiàn)振沖器傾斜及時做出調(diào)整。在振沖過程中，保持噴嘴有水流出，防止噴嘴砂土被堵住，緩慢下沉直到振動器到達土壤拒絕深度。在這深度振沖器保持振動30～60s，然后緩慢提升0.5m。振沖成孔示意如圖7。

6.6振沖填料密實

將振沖器提出少許，從振沖器周邊形成的孑L口往下填料，填料從孔壁間隙下落，邊填邊振，直至該段振實，然后將振沖器提升0.5m，再從孔口往下填料，逐段施工，重復此步驟直到全部深度已密實。在這段時間里，填料可以是供應回填材料和現(xiàn)場土壤，填料應持續(xù)供應，按要求回填至振沖器提出后留下的空洞頂標高。振沖密實回填示意如圖8。

6.7整平

由于振沖密實將導致場地表面的標高降低，地面標高不一致，因此在完成振沖后，用鏟車將地面整平。

6.8試驗檢驗

根據(jù)技術(shù)規(guī)格書規(guī)定，在施工階段，每2500m：面積的地基處理就需要做一次承載力試驗。在完成振沖處理以后至少7天，該區(qū)域才能進行承載力試驗，試驗地點由咨詢工程師指定。承載力試驗按照以下要求：

（1）施加的最大負荷相當于200%的設(shè)計軸承的壓力，每次增加的荷載按照的施加最大負荷的20%。設(shè)計承載壓力為300kn/m2。

（2）所應采用逐級增加荷載，沉降速率小于0.25mm/h。

（3）進行加載的區(qū)域的最小的橫向?qū)挾葢恍∮?.0m。另外，如果使用板負載測試，該板的最小直徑應不小于1m。

（4）驗收標準：150%設(shè)計載荷測得的總沉降不得超過25mm，或路基反力模量不低于20000kN/m3。

該項目的施工區(qū)域在進行地基振沖密實施工處理后，通過試驗檢驗，地基承載力和回填土相對密度都達到設(shè)計要求，因此通過了咨詢工程師的驗收。

6.9操作要點

振沖密實法施工操作，關(guān)鍵是控制水量大小和留振時間。水量的大小是保證地基中砂土充分飽和，受到振動能夠產(chǎn)生液化；足夠的留振時間（30～60s）是使地基中的砂土完全液化，在停振后土顆粒便重新排列，使孔隙比減小，密實度提高。針對不同土質(zhì)，施工方法有所不同。對于粉細砂應加填料，其功用是填充在振沖器上提后留下的孔洞；此外，填料作為傳力介質(zhì)，在振沖器的水平振動下，通過連續(xù)加填料將砂層進一步擠壓加密。對中粗砂，當振沖器上提后孔壁極易坍落能自行填滿下面的孔洞，因而可以不用加填料就地振密。如干砂厚度大，地下水位低，則應采取措施大量補水，以使砂處于或接近飽和狀態(tài)時，方可施工。

在振沖區(qū)域施工處理完成，在振沖最上層靠近地面的1m左右，由于土的上覆壓力小，密實度難以保證，故宜予挖除，另用振動碾壓機進行碾壓密實處理。

7.結(jié)語

阿聯(lián)酋項目施工執(zhí)行的通常是英國規(guī)范體系下的技術(shù)規(guī)格書，因此在施工理念、質(zhì)量控制等方面與國內(nèi)有不同之處。技術(shù)規(guī)格書只有設(shè)計標準，沒有與國內(nèi)類似的施工規(guī)范和質(zhì)量檢驗評定標準，且技術(shù)規(guī)格書的規(guī)定是十分原則性的，對細節(jié)沒有明確的要求，有些技術(shù)問題在技術(shù)規(guī)格書中會指出由咨工現(xiàn)場定奪或者通過做試驗段來決定，所以咨詢工程師的驗收標準對成本影響很大，因此需要在施工前對地質(zhì)資料進行詳細的分析，根據(jù)分析結(jié)果來選擇最優(yōu)施工工藝，并且積極爭取咨詢工程師的同意。