基于CPT檢測(cè)法對(duì)比強(qiáng)夯與 振沖處理砂土吹填地基效果分析

（中交二航局第一工程有限公司 湖北 武漢 430012）

基于CPT檢測(cè)法對(duì)比強(qiáng)夯與 振沖處理砂土吹填地基效果分析

劉 偉

（中交二航局第一工程有限公司 湖北 武漢 430012）

結(jié)合沙特海爾港15-18#泊位港工工程項(xiàng)目地基處理施工，介紹了強(qiáng)夯試夯與振沖實(shí)驗(yàn)方案，通過CPT檢測(cè)法對(duì)比強(qiáng)夯與振沖處理沙土吹填地基效果，并對(duì)不同區(qū)域采用了更經(jīng)濟(jì)適用的處理方式，保證了施工質(zhì)量和進(jìn)度，同時(shí)節(jié)省了成本。

強(qiáng)夯；振沖；砂土吹填；CPT檢測(cè)；數(shù)據(jù)分析

0.引言

強(qiáng)夯法指為提高軟弱地基承載力，用重錘自一定高度下落夯擊土層，使地基迅速固結(jié)的方法。強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土和黏性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，經(jīng)過處理后的地基既可提高強(qiáng)度、又可降低壓縮性，同時(shí)還能改善抗震動(dòng)液化能力【1】地基處理手冊(cè)（第三版）。施工過程中通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以確定夯實(shí)次數(shù)和有效夯實(shí)深度，現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)表明：砂土地基在3000KN.m夯實(shí)能量下，一般可獲得6～7米的有效夯實(shí)深度【2】建筑地基處理技術(shù)規(guī)范。

振沖法指為提高地基承載力，利用振沖器的強(qiáng)力振動(dòng)和高壓水沖加固土體的方法。振沖法適用于處理各類可液化土，以及碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土、濕陷性土等地基，采用振沖法地基處理技術(shù)，可以達(dá)到提高地基承載力、減小建（構(gòu)）筑物地基沉降量、提高土石壩（堤）體及地基的穩(wěn)定性、消除地基液化的目的【1】地基處理手冊(cè)（第三版）。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究具有檢驗(yàn)地基處理適用性和加固效果、優(yōu)化施工參數(shù)、改進(jìn)施工工藝和直接指導(dǎo)施工的優(yōu)點(diǎn)。我們?cè)谏程剡_(dá)曼市某工程吹填砂土地基上兩個(gè)代表性區(qū)域進(jìn)行了3000KN.m強(qiáng)夯法試驗(yàn)和無填料振沖法試驗(yàn)，并基于CPT檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果顯示兩種地基處理方法均能很好的處理吹填砂土地基，試驗(yàn)成果直接應(yīng)用于該工程的大面積地基處理。

1.工程概況

沙特海爾港15#~18#泊位港工工程項(xiàng)目位于沙特東側(cè)海岸線的Ras Al Khair半島，一期扎瓦爾港1#~3#泊位以東，距沙特境內(nèi)現(xiàn)有朱拜勒商業(yè)港約80km。，海岸陸域地面高程為海拔6.55~1.21 mLAT，濱海岸線為平緩砂質(zhì)地貌。全港區(qū)陸域均以大型絞吸式挖泥船通過水力吹填造地形成，造地面積約22萬m2，回填深度從5.5~9.5 m。吹填造地回填區(qū)總平面布置見圖1。

圖1 吹填砂土地基總平面圖

吹填砂土場(chǎng)區(qū)地層主要為吹填砂、中粗砂、含礫塊中粗砂、珊瑚砂。根據(jù)地基處理設(shè)計(jì)要求，本次地基處理吹填砂層。

表1 地層情況表表

2.強(qiáng)夯試夯方案

2.1試夯目的

（1）檢驗(yàn)地基強(qiáng)夯后有效加固深度及干密度是否滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）檢驗(yàn)地基強(qiáng)夯后地基承載力及靜力觸探qc值是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（3）通過試驗(yàn)，為設(shè)計(jì)優(yōu)化提供依據(jù)，從而確定強(qiáng)夯的施工遍數(shù)、布點(diǎn)間距以及單點(diǎn)最佳夯擊擊數(shù)等施工參數(shù)。

2.2試夯技術(shù)要求

（1）強(qiáng)夯能級(jí)：3000KN.m。

（2）強(qiáng)夯地基處理目標(biāo)：加固深度內(nèi)靜力觸探qc值超過7.5MPa；處理深度約為5.5m～7.7m；干密度在+0.0m～+3.0m標(biāo)高達(dá)到最大干密度95%以上。

2.3試夯區(qū)范圍

在施工場(chǎng)地內(nèi)選有代表性地段，試夯區(qū)范圍暫定為20m×20m，施工面積400m2。

2.4試夯施工參數(shù)

試夯能級(jí)3000kN.m，施工共分兩遍進(jìn)行，一遍點(diǎn)夯、一遍滿夯的夯擊方式，夯點(diǎn)間距4.0m×5.0m。第一遍點(diǎn)夯，夯擊能3000kN.m，每點(diǎn)夯擊8擊；第二遍為滿夯，夯擊能1500kN.m，錘印彼此搭接，搭接范圍宜為1/4錘徑，滿夯擊數(shù)不低于2擊。

試夯區(qū)夯點(diǎn)布置圖如下：

圖2 試夯區(qū)夯點(diǎn)布置示意圖

2.5試夯施工程序

試夯施工主要程序如下：

圖3 強(qiáng)夯施工工藝流程圖

3.振沖實(shí)驗(yàn)方案

3.1振沖實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

（1）檢驗(yàn)振沖處理后有效加固情況及干密度是否滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）檢驗(yàn)地基振沖處理后地基承載力及靜力觸探qc值是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（3）通過試驗(yàn)，為設(shè)計(jì)優(yōu)化提供依據(jù)，從而確定振沖的振點(diǎn)布局、點(diǎn)距、密實(shí)電流、留振時(shí)間等各種施工技術(shù)參數(shù)。

3.2振沖實(shí)驗(yàn)技術(shù)要求

加固深度內(nèi)靜力觸探Qc值超過7.5mpa；處理深度約為8m～9m；干密度在處理地表1.5m以下達(dá)到最大干密度95%以上。

3.3振沖試驗(yàn)施工范圍

本工程振沖密實(shí)地基處理面積87000m2，在大面積進(jìn)行振沖密實(shí)施工前，選取約600m2進(jìn)行振沖密實(shí)試驗(yàn)施工。

3.4技術(shù)參數(shù)設(shè)定

（1）水源控制在振沖器的孔端噴出0.2~0.6mpa，電源控制在380±20V；

（2）密實(shí)電流為80~95A，要求穩(wěn)定電流值超過規(guī)定的密實(shí)電流值；

（3）下沉孔速度控制在8m~10m/Min；

（4）孔位正三角形布置，間距3m；

（5）留振時(shí)間取12~18s。

3.5試驗(yàn)施工工藝流程

圖4 振沖試驗(yàn)施工工藝流程圖

4.CPT檢測(cè)

4.1 CPT檢測(cè)原理與作用

靜力觸探試驗(yàn)指通過一定的機(jī)械裝置，將一定規(guī)格的金屬探頭用靜力壓人土層中，同時(shí)用傳感器或直接量測(cè)儀表測(cè)試土層對(duì)觸探頭的貫入阻力，以此來判斷、分析、確定地基土的物理力學(xué)性質(zhì)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制比貫入阻力-深度關(guān)系曲線。由靜力觸探成果可劃分土層界線、評(píng)定地基土的強(qiáng)度參數(shù)、評(píng)定土的變形參數(shù)、評(píng)定地基土的承載力、預(yù)估單樁承載力。

4.2靜力觸探測(cè)試目的與裝置

（1）試驗(yàn)?zāi)康撵o力觸探試驗(yàn)主要用于確定有效加固深度、劃分土層、估算地基土的物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)、評(píng)定地基土的承載力、估算單樁承載力等。

（2）試驗(yàn)裝置靜力觸探試驗(yàn)主要設(shè)備為靜力觸探儀，其由貫人裝置（包括反力裝置）、傳動(dòng)系統(tǒng)和量測(cè)系統(tǒng)三部分組成。主要由頂柱、電阻應(yīng)變片、傳感器、密封墊圈套、四芯電纜、外套筒組成。

4.3靜力觸探工作量

強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)檢測(cè)深度為10m，檢測(cè)點(diǎn)數(shù)2點(diǎn)，總檢測(cè)深度20m；振沖試驗(yàn)區(qū)域檢測(cè)深度約為10m，檢測(cè)點(diǎn)數(shù)2點(diǎn)，檢測(cè)深度20m?？倷z測(cè)點(diǎn)數(shù)為4點(diǎn)，總檢測(cè)深度40m。

4.4靜力觸探提交結(jié)果

提交比貫入阻力-深度關(guān)系曲線，同夯前進(jìn)行對(duì)比，確定有效加固深度。

5.地基處理效果分析

采取強(qiáng)夯和振沖地基處理后，地基承載能力得到有效的提高。對(duì)比典型區(qū)域地基處理前后的檢測(cè)值，地表以下1.5 m深度范圍內(nèi)比較松散，1.5m以下至設(shè)計(jì)海平面深度范圍由于吹填過程中土顆粒沉積密實(shí)效果較好，CPT檢測(cè)錐端阻力基本達(dá)到或超過7.5 MPa；海平面以下至原海床面深度范圍，由于吹填時(shí)顆粒處于海水懸浮狀態(tài)自然沉積，密實(shí)度比較差，錐端阻力普遍低于7.5 MPa；局部回填區(qū)在海床硬殼層以上有1層小于1 m厚度的軟弱夾層，CPT檢測(cè)值很低，大部分小于3.0 MPa；當(dāng)探頭達(dá)到硬殼層時(shí)，錐尖阻力突然增大到10 MPa以上，局部達(dá)到20 MPa。通過采取地基處理之后，在吹填形成的深度范圍內(nèi)CPT值普遍有提高，這種提高對(duì)地基的后期沉降起到較好的降低作用。兩種方法處理前后CPT檢測(cè)結(jié)果的典型對(duì)比曲線見圖5，隨著原海底基床的高程不同，CPT檢測(cè)結(jié)果呈現(xiàn)基本相同的分布規(guī)律。

圖5 -1強(qiáng)夯前后CPT數(shù)據(jù)對(duì)比圖

圖5 -2振沖前后CPT數(shù)據(jù)對(duì)比圖

5.結(jié)語

（1）通過絞吸式挖泥船水力吹填形成的陸域，盡管在吹填過程中存在分層沉積和自密實(shí)效果，但由于吹填深度、后期整平擾動(dòng)等因素，其地基承載能力一般較難達(dá)到設(shè)計(jì)要求，需要進(jìn)行地基加固處理，采用強(qiáng)夯和振沖處理方法可以有效地改善地基工程性能，以保證處理后的地基強(qiáng)度、變形、地基均勻性滿足后期使用要求。

（2）對(duì)于處理面積大、地質(zhì)分布不均勻的場(chǎng)地選取典型區(qū)域進(jìn)行試驗(yàn)處理，并根據(jù)試驗(yàn)處理效果制定技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的施工方案能有效提高工程效率，節(jié)省成本。

（3）強(qiáng)夯法在處理分布均勻的吹填砂地基是可行的，且施工工序簡(jiǎn)單，易于流水作業(yè)；振沖處理對(duì)沙土地基處理效果明顯，尤其是地基含淤泥質(zhì)層時(shí)能有效提高地基承載力和減小沉降?？紤]成本因素可根據(jù)實(shí)際處理要求綜合兩種方法對(duì)不同地質(zhì)、不同地基要求的區(qū)域分別采用。

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