無填料振沖法在海門中天地基處理中的應用

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，通過加水振動使之密實的地基加固方法，故又稱振動水沖法。振沖法分為無填料振沖法和填料振沖法，無填料振沖法適用于砂性土，工藝簡單、施工成本低；填料振沖法適用于所有土質(zhì)，但工藝復雜、成本較高。無填料振沖施工工藝，一般被認為只適用于中粗砂等粗顆粒砂性土地基，且含泥量應低于10 %。

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

1 工程特點

海門中天項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為低平的海積平原，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砂土質(zhì)，吹填土顆分情況見表1。

表1 土質(zhì)顆分情況

根據(jù)設計文件，地基處理區(qū)域面積 324.1萬m2，工前平均標高3.55 m，設計吹填整平后+6.0 m，交地標高+5.0 m，地基承載力達80 kPa。新近吹填厚度約2.45 m，地基處理設計壓縮量1.0 m。項目3 月中旬開工，7 月底交地，吹填施工大約需要3 個月，吹填結(jié)束到交地共約2 個月時間。即需要在2 個月時間內(nèi)，完成324.1 萬m2的新近吹填粉細砂地基固化處理。

2 方案比選

吹填土地基處理方法包括：壓實法、堆載預壓法、真空預壓法、強夯法、振沖法、固化法、電滲排水法等。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，各地基處理方法對新近吹填粉細砂的適應性見表2。

表2 不同性質(zhì)吹填土對處理方法的適宜性

其中經(jīng)濟性好且施工效率較高的是強夯法和振沖法。強夯需要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，不需要間隔時間，可以快速形成場地，強夯施工兩遍比振沖施工一遍的綜合單價稍高。為保證施工進度，最終選擇振沖和強夯分區(qū)同步進行。

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行振沖密實，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，再進行振動，留振時間宜為60～90 s，以后每次提升0.3 m；

5）全深度反復振沖2～3 次，使整個加固體的密實度達到設計要求。

項目實施過程中，根據(jù)上述參數(shù)進行施工，施工效率約為50～60 m2/h，施工效率較低，不能滿足工程進度的要求。海門中天項目針對地基強度要求，選了7 塊40 m×40 m 的區(qū)域進行了振沖實驗，以確定既能滿足地基強度要求又能提高施工效率的工藝參數(shù)組合，各試驗區(qū)工藝參數(shù)如表3所示。

表3 各試驗區(qū)振沖工藝參數(shù)表

試驗結(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地基強度，檢查結(jié)果如表4 所示。

表4 試驗區(qū)施工后地基承載力對比表

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 號試驗區(qū)為例，其施工結(jié)束后第7天的靜力觸探結(jié)果見圖1。

圖1 靜力觸探試驗結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場實驗結(jié)果，最終采用四機共振方式，選擇表5 中工藝參數(shù)組合作為本項目地基處理施工工藝。

表5 實驗確定的最優(yōu)工藝參數(shù)

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

4 質(zhì)量監(jiān)測

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)量滿足設計要求，本項目通過定期隨機選點進行動力觸探、靜力觸探和載荷板壓載試驗等多種手段進行檢測。根據(jù)監(jiān)測結(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，該位置的檢測結(jié)果如圖2 所示。

圖2 存在淤泥位置的檢測結(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，需要通過載荷板試驗再進行驗證。根據(jù)規(guī)范和類似工程施工經(jīng)驗，少量淤泥、流泥等土質(zhì)短時間內(nèi)硬化的最佳方案為攪拌固化法，通過拌和石灰實現(xiàn)淤泥、流泥的硬化。

通過加大檢測頻率、加密檢測點布置，在降低部分振沖工藝參數(shù)的情況下，保證了短時間內(nèi)通過無填料振沖法對新近吹填粉細砂場地的地基處理，及時發(fā)現(xiàn)不合格位置，通過采用拌和法等作為補充，實現(xiàn)了施工區(qū)域全部滿足設計承載力的要求，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

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

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

2）新近吹填粉細砂具備地下水位高的特點，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）留振時間不宜過長，控制在8～10 s 即可達到較好效果；

4）振沖結(jié)束后，地基承載力在7～10 天可達到較大值，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，每套設備施工效率可達120～150 m2/h。

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

根據(jù)海門項目施工經(jīng)驗，無填料振沖法可以處理新近吹填粉細砂，且具備工序簡單、施工效率高、處理效果好、施工處成本低等優(yōu)勢。同時，為保證施工質(zhì)量，需在施工過程中加強質(zhì)量監(jiān)測。