珊瑚砂地基壓實技術(shù)研究

何志遠 蔣恒

摘 要：珊瑚砂由于其顆粒形狀不規(guī)則、易破碎、高內(nèi)摩擦角、高孔隙比等特性，由珊瑚砂材料填筑的地基承載力較差。為研究珊瑚砂地基壓實技術(shù)，通過在不同區(qū)域地基設(shè)置壓實試驗區(qū)，對壓實前后地基干密度及承載力進行檢測，結(jié)果表明：淺吹填區(qū)在振動碾壓20遍或沖擊碾壓45遍，填料平均干密度可設(shè)計要求，原有陸域區(qū)地基在振動碾壓20遍后干密度基本大于1.65g/cm3;淺吹填區(qū)地基在振動碾壓后地基承載力要高于沖擊碾壓的地基，原有陸域區(qū)地基承載力指標隨碾壓遍數(shù)增加，先上升后再下降現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：珊瑚砂;地基;干密度;承載力;壓實

中圖分類號：TU411 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）06-0135-02

0 引言

珊瑚砂主要為鈣質(zhì)砂，是珊瑚礁、死亡的珊瑚和貝殼等被海水沖擊破碎后的碎屑物，化學成分主要為碳酸鈣，其含量達97%以上，在巖土類別中統(tǒng)屬碳酸鹽類土或鈣質(zhì)土。上世紀70年代人們開始在鈣質(zhì)土海域進行大規(guī)模的石油開發(fā)，人們才逐漸注意到鈣質(zhì)土這種特殊巖土介質(zhì)本身獨特的工程性質(zhì)。

目前在鈣質(zhì)砂作為地基填料的壓實特性方面已取得一定研究進展，如王新志[1]等對南海諸碧礁渴湖的鈣質(zhì)砂進行室內(nèi)載荷試驗，得出了鈣質(zhì)砂的承載力和變形模量隨相對密實度的增大而顯著提高;張家銘[2]分析了鈣質(zhì)砂一維與等向下的壓縮特性后發(fā)現(xiàn)，在低壓階段，壓縮變形主要在于顆粒之間位置重新調(diào)整;高壓階段，顆粒破碎對其壓縮特性起控制作用;余以明[3]認為珊瑚砂地基在吹填過程中會形成軟弱夾層，并對振沖壓實后的軟弱夾層的土性進行分析，認為合理布置振沖點位可提高珊瑚砂地基承載力。

1 工程概況

馬累機場是馬爾代夫最重要的國際機場，隨著馬爾代夫旅游資源深度開發(fā)及經(jīng)濟發(fā)展，未來幾年客流量將大幅增加，故機場公司擬開展該機場的改擴建工程。機場改擴建過程中，島上建設(shè)材料資源有限，且距離大陸較遠，因此決定就地取材，利用島礁上分布的珊瑚碎屑、珊瑚砂等巧質(zhì)砂的粗細骨料作為地基填筑料。

2 壓實試驗方案

根據(jù)地基吹填深度不同，將地基分為原有陸域區(qū)及淺吹填區(qū)，并在不同區(qū)域內(nèi)設(shè)置試驗小區(qū)，采用不同碾壓參數(shù)對試驗區(qū)地基進行壓實，并對壓實前后地基質(zhì)量進行檢查。淺吹填小區(qū)測點布置如圖1，原有陸域的兩個試驗小區(qū)測點布置如圖2，其中試驗1區(qū)1～6號點所在區(qū)域采用振動壓實，7～18號點所在區(qū)域采用沖擊壓實，原有陸域均采用振動壓實。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 干密度試驗

淺吹填試驗區(qū)碾壓過程中干密度試驗結(jié)果見表1。由表中數(shù)據(jù)可知：隨碾壓遍數(shù)增加，填料干密度持續(xù)增大，振動碾壓20遍或沖擊碾壓45遍，填料干密度均值可達設(shè)計要求1.60g/cm3，說明振動碾壓的壓實效果比沖擊碾壓好;未處理地基干密度標準差為0.13，沖擊碾壓30遍時干密度標準差為0.06，碾壓至55遍時干密度標準差為0.04，隨沖擊碾壓遍數(shù)增加，填料干密度標準差減小，說明地基壓實質(zhì)量均勻性得到提高。

原有陸域試驗小區(qū)壓實過程干密度試驗結(jié)果圖3及圖4。經(jīng)振動壓實處理后，試驗區(qū)地基干密度提升較大，試驗二區(qū)未處理地基干密度基本小于1.55g/cm3，振動碾壓20遍后干密度基本大于1.65g/cm3，滿足設(shè)計要求;試驗三區(qū)未處理地基干密度均不大于1.50g/cm3，振動碾壓10遍后地基干密度均大于1.60g/cm3，滿足設(shè)計要求。

3.2 承載力試驗

淺吹填區(qū)試驗小區(qū)承載力試驗結(jié)果見表2，振動碾壓及沖擊碾壓處理均可有效提珊瑚砂地基的承載力。振動碾壓及沖擊碾壓處理20遍后地基承載力指標均能滿足設(shè)計要求;振動碾壓后的地基承載力比沖擊碾壓處理的地基更高，振動碾壓處理后，地基的變形模量E0、反應模量K0及CBR平均提高335.3%、305.5%及495%，沖擊碾壓處理后，地基的變形模量E0、反應模量K0及CBR平均提高228.3%、207.9%及308.3%。

原有陸域承載力試驗結(jié)果見圖5及圖6。承載力指標隨碾壓遍數(shù)增加，先上升后再下降現(xiàn)象。振動碾壓30遍時，兩個試驗區(qū)均出現(xiàn)承載力指標下降現(xiàn)象，而后隨碾壓遍數(shù)增加，承載力指標再上升。這可能是因為松鋪珊瑚砂在壓路機作用下，地基不斷被壓實，承載力增大，而后隨著碾壓遍數(shù)的增加，珊瑚砂顆粒被壓碎，導致地基承載力下降，再隨著碾壓遍數(shù)增加珊瑚砂顆粒重新排列，不斷密實，地基承載力力增大。

4 結(jié)語

（1）淺吹填區(qū)地基隨碾壓遍數(shù)增加，填料干密度持續(xù)增大，振動碾壓20遍或沖擊碾壓45遍，填料干密度均值已到達設(shè)計要求1.60g/cm3，隨沖擊碾壓遍數(shù)增加，填料干密度標準差減小，地基壓實質(zhì)量均勻性提高;原有陸域區(qū)地基在振動碾壓20遍后干密度均大于1.65g/cm3。

（2）淺吹填區(qū)地基在振動碾壓及沖擊碾壓處理后珊瑚砂地基承載力均得到提高，振動碾壓處理的地基承載力比沖擊碾壓處理的地基更高;原有陸域區(qū)地基承載力指標隨碾壓遍數(shù)增加，出現(xiàn)先上升后再下降現(xiàn)象。

參考文獻

[1] 王新志.南沙群島珊瑚礁工程地質(zhì)特性及大型工程建設(shè)可行性研究[D].中國科學院研究生院（武漢巖土力學研究所），2008.

[2] 張家銘.鈣質(zhì)砂基本力學性質(zhì)及顆粒破碎影響研究[D].中國科學院研究生院（武漢巖土力學研究所），2004.

[3] 余以明.珊瑚砂地基軟弱夾層分析及加固措施[J].水運工程，2018（2）：186-188.