某吹填區域改變場地類別及降低地基土液化等級方法的探討

連相照，李洪春，張亞剛，李東科

（山東正元建設工程有限責任公司，山東濟南250101）

某吹填區域改變場地類別及降低地基土液化等級方法的探討

連相照*，李洪春，張亞剛，李東科

（山東正元建設工程有限責任公司，山東濟南250101）

濰坊經濟開發區北部沿海吹填區域為近2年內人工吹填而成，以粉土為主，局部夾粉砂夾層或透鏡體，為改變場地類別，消除或降低地基液化等級，降低后期地基處理和建筑施工的工程費用，通過無填料振沖法、挖溝降排水以及低能量的強夯等措施，改變振沖影響范圍內的地基土物理力學性質，以達到上述效果，并能大面積地推廣使用。

吹填區域；地基液化等級；場地類別；無填料振沖法；降排水；強夯；推廣使用

1　概述

濰坊濱海經濟開發區某辦公樓工程場地位于濰坊森達美港中港區，濰坊沿海防護堤一期工程南側，彌河以東。建筑面積41600m2，建筑物長、寬分別為69.5m× 18.6m，鋼筋混凝土框架剪力墻結構。為改變場地類別及降低地基土液化等級，欲對場區進行無填料振沖預處理，輔以挖溝降排水以及低能量的強夯等措施。

2　場地地質條件

2.1地形、地貌

場區地形較平坦，孔口高程3.42～3.52m。主地貌單元屬濱海潮間帶區，地表為沖填土。

2.2場地地層結構及其物理力學性質

場區揭露地層為沖填土、粉土、粉質粘土，分述如下：

①層沖填土：褐黃色-灰褐色，濕，為近5年內人工吹填而成，稍密，以粉土為主，局部含粉砂、粉質粘土夾層。場區普遍分布，厚度：6.00～7.50m，平均6.78m；層底標高：-4.05～-2.50m，平均-3.30m；層底埋深：6.00～7.50m，平均6.78m。標貫擊數3～9擊，平均5.5擊。其物性見表1：

表1　物理力學指標統計表

②層粉土：黑色-灰黑色，濕-很濕，稍密-中密，具有粉砂性，微臭味，含有少量有機質，該層局部與粉砂、粉質粘土呈千層餅狀互層，搖振反應中等—迅速，切面無光澤，干強度、韌性低。場區普遍分布，厚度：1.50～3.00m，平均2.41m；層底標高：-6.08～-5.20m，平均-5.71m；層底埋深：8.70～9.50m，平均9.19m。標貫擊數5～13擊，平均7.7擊。其物性見表2：

表2　物理力學指標統計表

③層粉土：灰色，濕-很濕，稍密-中密，微臭味，含貝殼碎屑，該層局部與粉砂、粉質粘土呈千層餅狀互層，搖振反應中等—迅速，切面無光澤，干強度、韌性低。場區普遍分布，厚度：5.20～5.90m，平均5.55m；層底標高：-11.10～-10.95m，平均-11.03m；層底埋深：14.40～14.60m，平均14.50m。標貫擊數5～24擊，平均10.3擊。其物性見表3：

表3　物理力學指標統計表

④層粉質粘土：灰黑色-灰褐色，可塑，局部夾黃色條紋，土質不均，局部夾粉土薄層，無搖振反應，切面稍有光澤，干強度、韌性中等。場區普遍分布，厚度：3.00～3.40m，平 均 3.20m；層 底 標 高：-14.35～-14.10m，平均-14.23m；層底埋深：17.60～17.80m，平均17.70m。

⑤層粉質粘土：黃褐色，可塑，土質不均，見少量氧化物條紋，切面稍有光澤，干強度、韌性中等。該層未揭穿，最大揭露厚度為3.40m。

2.3場區20m深度范圍內波速測試

等效剪切波波速為：Vse=126.25m/s，Vse= 127.38m/s，Vse=125.64m/s，平均值為126.42m/s，根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）第4.1.3和4.1.6條判定，波速值所代表的場地土類型為軟弱地基土，代表的場地類型為Ⅳ類場地。

2.4液化指數及等級

場地液化指數為IL=7.8～12.3，屬中等液化。

3　無填料振沖密實方法

為提高場區場地類別，降低地基土液化等級，根據場區地層結構及物理力學性質，采用了無填料振沖密實方法對場區進行預處理。

（1）施工前選取試驗區進行典型施工，確定相應施工參數及處理效果。

（2）施工工藝：

①采用75kW振沖器，采用三點共振法施工；

②樁點布置：間距2.6m，正三角形布置；

③振沖3次（3次下沉，3次提升）；

④初擬水壓控制在0.2～0.6MPa，水量宜為200～400L/min，造孔速度宜為8～10m/min，提升間距：每段提升高度為0.5m；最終施工參數需經典型施工驗證后確定；

⑤樁位偏差小于200mm，孔深偏差小于±200mm.

（3）振沖施工

①振沖施工的參數如下：

a采用75kW振沖器，采用三點共振法施工；

b振沖間距：場區2.6m；

c振沖點布置：等邊三角形；

d下沉和上提速度：8～10m/min；

e水壓：初步設計水壓控制0.2～0.6MPa；

f水量：水量宜為200～400L/min；

g提升間距：每段提升高度0.5m。

②成樁：

a慢速振沖下沉至樁底，留振60s；

b慢速振沖上拔至孔口處，留振120s；

c慢速振沖下沉至樁底以上0.5m處，留振30s；

d慢速振沖上拔0.5m，留振10s；

e依此類推，每段上拔0.5m，每段留振10s；

f直至孔口處，再留振60s；

g再次振沖至樁底以上1.0m，留振20s；

h慢速振沖上拔0.5m，留振10s；

i以此類推至孔口，每段上拔0.5m，留振10s；

j成樁結束，關閉水泵及振沖器，移至下一根樁；

k樁位偏差200mm，孔深偏差小于±200mm。

（4）振沖操作程序：

①移機使振沖器對準振點；

②啟動水泵開始射水；

③啟動振沖器，以大約每分鐘8～10m的下沉速度貫入砂土層，直達設計處理深度；

④按照上述振沖留振時間進行振沖施工。

⑤一點振沖完畢，關機停水，移動振沖器對準新點；

⑥重復以上程序，周而復始。

（5）強夯施工：振沖完成后場地按設計要求坡度整平，滿夯2遍，總擊數不小于5擊，采用夯擊能為1000kN·m。之后用振動力200kN振動壓路機碾壓3～5遍。

（6）振沖樁樁位布置示意圖（圖1）

圖1　振沖樁樁位布置示意圖（單位：mm）

4　無填料振沖處理前后土層數據對比

通過后期對場區進行標準貫入以及波速測試，吹填土以及下臥層粉土一定深度范圍內的物理力學性質指標均有不同程度的改善。

（1）振沖處理前后沖填土土層數據對比見表4。

表4　振沖處理前后沖填土土層數據對比表

（2）場區20m深度范圍內波速測試：20m深度范圍內土層的等效剪切波速范圍值為151.6～156.9m/s，平均值為154.3m/s，波速值所代表的場地土類型為中軟地基土，建筑場地類別為Ⅲ類。

（3）液化指數及等級：振沖處理后液化指數為IL= 3.3～4.1，屬輕微液化等級。

5　處理前后結果分析

5.1場地類別

場地類別Ⅳ類場地提高為Ⅲ類。

5.2地基處理深度內土層液化情況

（1）通過標準貫入試驗液化判別表，振沖處理0～3.0m消除液化效果較好，實測標貫擊數N/臨界標貫擊數Ncr為0.58～2.69；8個孔判別孔24個液化判別點僅有5個點存在液化，N/Ncr=0.58～0.81，平均0.71；其余19個液化判別點N/Ncr＞1.0，表示不液化。

（2）在3.0～8.0m實測標貫擊數N/臨界標貫擊數Ncr為0.44～1.25；8個孔判別孔40個液化判別點有22個點存在液化，N/Ncr=0.44～0.97，平均0.75；其余18個液化判別點N/Ncr＞1.0或粘粒含量＞10.0，表示不液化。

6　結論與建議

（1）對于以粉土、粉砂為主的沖填土，適宜采用無填料振沖密實方法進行預處理，效果較為顯著。

（2）處理后的擬建辦公樓場地類別由Ⅳ類場地調整為Ⅲ類。

（3）處理后的擬建辦公樓場地地基土液化等級由中等液化降低為輕微液化。

（6）根據N/Ncr的比值對樁周摩阻力進行液化折減。

（5）通過振沖處理，很大程度上改變振沖影響范圍內的地基土物理力學性質指標，達到了預期效果，此工藝在濰坊濱海沿海區域首次引進，類似地層可推廣使用。

（6）振沖處理后若采用輕型井點降水，可加快超孔隙水壓力的消散，更能提高土層的固結速度和密實度。

［1］戚秀蓮，周健.無填料振沖處理法加固粉細砂地基的試驗研究及應用［J］.港工技術，2012（6）.

［2］石積德，白濤，王毅紅.無填料振沖法在粉細砂地基加固中的應用［J］.路基工程，2008（5）.

［3］肖黎明，劉興，徐陽.無填料振沖處理法處理新近吹填粉細砂地基的工程應用［J］.探礦工程，2012，39（2）.

［4］JGJ79-2012建筑地基處理技術規范［S］.中國建筑工業出版社.

［5］聶慶科，李華偉.新近吹填土地基處理新技術及工程實踐［M］.中國建筑工業出版社.

TU44

A

1004-5716（2016）03-0019-04

2015-12-15

2015-12-17

連相照（1968-），男（漢族），山東泰安人，高級工程師，現從事巖土工程管理工作。