無(wú)填料振沖法在海門中天地基處理中的應(yīng)用

楊增海

（中港疏浚有限公司，上海 200136）

引言

振沖法，是在砂性土地基工況下，通過(guò)加水振動(dòng)使之密實(shí)的地基加固方法，故又稱振動(dòng)水沖法。振沖法分為無(wú)填料振沖法和填料振沖法，無(wú)填料振沖法適用于砂性土，工藝簡(jiǎn)單、施工成本低；填料振沖法適用于所有土質(zhì)，但工藝復(fù)雜、成本較高。無(wú)填料振沖施工工藝，一般被認(rèn)為只適用于中粗砂等粗顆粒砂性土地基，且含泥量應(yīng)低于10 %。

本文根據(jù)以往部分粉細(xì)砂地基應(yīng)用無(wú)填料振沖的成功經(jīng)驗(yàn)[1～3]，結(jié)合海門項(xiàng)目土質(zhì)等工程特點(diǎn)，分析并總結(jié)了新近吹填粉細(xì)砂地基采用無(wú)填料振沖工藝的操作要點(diǎn)、工藝參數(shù)，拓展了無(wú)填料振沖工藝的適用范圍。

1 工程特點(diǎn)

海門中天項(xiàng)目位于南通海門市海門港新區(qū)東灶港閘東側(cè)。小廟洪水道附近陸域?yàn)榈推降暮７e平原，岸線順直，呈近東西走向，屬粉砂淤泥質(zhì)海岸。

疏浚吹填土屬于粉細(xì)砂土質(zhì)，吹填土顆分情況見(jiàn)表1。

表1 土質(zhì)顆分情況

根據(jù)設(shè)計(jì)文件，地基處理區(qū)域面積 324.1萬(wàn)m2，工前平均標(biāo)高3.55 m，設(shè)計(jì)吹填整平后+6.0 m，交地標(biāo)高+5.0 m，地基承載力達(dá)80 kPa。新近吹填厚度約2.45 m，地基處理設(shè)計(jì)壓縮量1.0 m。項(xiàng)目3 月中旬開(kāi)工，7 月底交地，吹填施工大約需要3 個(gè)月，吹填結(jié)束到交地共約2 個(gè)月時(shí)間。即需要在2 個(gè)月時(shí)間內(nèi)，完成324.1 萬(wàn)m2的新近吹填粉細(xì)砂地基固化處理。

2 方案比選

吹填土地基處理方法包括：壓實(shí)法、堆載預(yù)壓法、真空預(yù)壓法、強(qiáng)夯法、振沖法、固化法、電滲排水法等。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，各地基處理方法對(duì)新近吹填粉細(xì)砂的適應(yīng)性見(jiàn)表2。

表2 不同性質(zhì)吹填土對(duì)處理方法的適宜性

其中經(jīng)濟(jì)性好且施工效率較高的是強(qiáng)夯法和振沖法。強(qiáng)夯需要2～3 遍施工，每遍之間要間隔7～10 天，施工效率較低；振沖可一遍完成，不需要間隔時(shí)間，可以快速形成場(chǎng)地，強(qiáng)夯施工兩遍比振沖施工一遍的綜合單價(jià)稍高。為保證施工進(jìn)度，最終選擇振沖和強(qiáng)夯分區(qū)同步進(jìn)行。

3 振沖參數(shù)確定

根據(jù)相關(guān)規(guī)范[4]，振沖加固粉細(xì)砂推薦采用如下工藝參數(shù)：

1）平面上可采用雙振沖器或三振沖器組合進(jìn)行振沖密實(shí)，間距2.0～3.0 m；

2）沖水壓力宜為100～120 kPa；

3）立面上采用三上三下的成樁工藝，下沉速度宜為1.0～2.0 m/min；

4）在電流升高到規(guī)定值后，宜將振沖器先上提 0.5～0.6 m 后，再進(jìn)行振動(dòng)，留振時(shí)間宜為60～90 s，以后每次提升0.3 m；

5）全深度反復(fù)振沖2～3 次，使整個(gè)加固體的密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，根據(jù)上述參數(shù)進(jìn)行施工，施工效率約為50～60 m2/h，施工效率較低，不能滿足工程進(jìn)度的要求。海門中天項(xiàng)目針對(duì)地基強(qiáng)度要求，選了7 塊40 m×40 m 的區(qū)域進(jìn)行了振沖實(shí)驗(yàn)，以確定既能滿足地基強(qiáng)度要求又能提高施工效率的工藝參數(shù)組合，各試驗(yàn)區(qū)工藝參數(shù)如表3所示。

表3 各試驗(yàn)區(qū)振沖工藝參數(shù)表

試驗(yàn)結(jié)束1 天、3 天、5 天、7 天、10 天、15天后分別采用靜力觸探檢測(cè)地基強(qiáng)度，檢查結(jié)果如表4 所示。

表4 試驗(yàn)區(qū)施工后地基承載力對(duì)比表

以既能保證滿足地基承載要求，又能獲得最大施工效率的7 號(hào)試驗(yàn)區(qū)為例，其施工結(jié)束后第7天的靜力觸探結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 靜力觸探試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最終采用四機(jī)共振方式，選擇表5 中工藝參數(shù)組合作為本項(xiàng)目地基處理施工工藝。

表5 實(shí)驗(yàn)確定的最優(yōu)工藝參數(shù)

采用上述施工參數(shù)，每套振沖設(shè)備施工效率可達(dá)120～150 m2/h。

4 質(zhì)量監(jiān)測(cè)

考慮到采用的施工參數(shù)存在部分低于規(guī)范要求的情況，為確保施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，本項(xiàng)目通過(guò)定期隨機(jī)選點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)力觸探、靜力觸探和載荷板壓載試驗(yàn)等多種手段進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，在部分存在淤泥夾層的區(qū)域，地基承載力不能滿足要求，該位置的檢測(cè)結(jié)果如圖2 所示。

圖2 存在淤泥位置的檢測(cè)結(jié)果

其中紅色圓圈位置為質(zhì)量不合格孔，黃色圓圈位置為質(zhì)量可以孔，需要通過(guò)載荷板試驗(yàn)再進(jìn)行驗(yàn)證。根據(jù)規(guī)范和類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，少量淤泥、流泥等土質(zhì)短時(shí)間內(nèi)硬化的最佳方案為攪拌固化法，通過(guò)拌和石灰實(shí)現(xiàn)淤泥、流泥的硬化。

通過(guò)加大檢測(cè)頻率、加密檢測(cè)點(diǎn)布置，在降低部分振沖工藝參數(shù)的情況下，保證了短時(shí)間內(nèi)通過(guò)無(wú)填料振沖法對(duì)新近吹填粉細(xì)砂場(chǎng)地的地基處理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不合格位置，通過(guò)采用拌和法等作為補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)了施工區(qū)域全部滿足設(shè)計(jì)承載力的要求，保證了合同工期內(nèi)高質(zhì)量、低成本完成地基處理施工。

5 結(jié)語(yǔ)

新近吹填粉細(xì)砂場(chǎng)地可以采用無(wú)填料振沖地基處理工藝，該工藝節(jié)省強(qiáng)夯施工所需的降排水工序，既可以節(jié)省施工時(shí)間又可以節(jié)省施工成本。采用無(wú)填料振沖工藝處理新近吹填粉細(xì)砂場(chǎng)地相比處理粗顆粒土質(zhì)具有如下特點(diǎn)：

1）采用三機(jī)共振或四機(jī)共振可有效提高施工效果，條件允許情況下，建議采用四機(jī)共振方式；

2）新近吹填粉細(xì)砂具備地下水位高的特點(diǎn)，因此振沖施工水壓可控制在較低壓力，或者干振，以剛好不堵噴水孔最佳；

3）留振時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，控制在8～10 s 即可達(dá)到較好效果；

4）振沖結(jié)束后，地基承載力在7～10 天可達(dá)到較大值，之后承載力僅有小幅度增加；

5）處理深度在3.5～6 m 后的新近吹填土，每套設(shè)備施工效率可達(dá)120～150 m2/h。

為避免部分區(qū)域存在淤泥、流泥對(duì)施工質(zhì)量造成影響，在上述施工工藝及參數(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)配合定期的質(zhì)量監(jiān)測(cè)，并以拌和法作為補(bǔ)充。

根據(jù)海門項(xiàng)目施工經(jīng)驗(yàn)，無(wú)填料振沖法可以處理新近吹填粉細(xì)砂，且具備工序簡(jiǎn)單、施工效率高、處理效果好、施工處成本低等優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，為保證施工質(zhì)量，需在施工過(guò)程中加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)測(cè)。