機械振密法處理沿海大面積吹填砂性土研究

鄭 乾 王 春 高向陽

(東營勘察測繪院，山東 東營 257000)

機械振密法處理沿海大面積吹填砂性土研究

鄭 乾 王 春 高向陽

(東營勘察測繪院，山東 東營 257000)

結(jié)合工程實例，對機械振密法施工工藝做了介紹，同時利用淺層平板載荷試驗和原位試驗對機械振密法的加固效果進行了研究分析，得出了該方法可以明顯提升地基承載力的結(jié)論，并綜合比較了機械振密法在各個方面相比其他傳統(tǒng)方法的優(yōu)越性，突出了該方法的實用、性價比高的特點。

機械振密法，淺層平板載荷試驗，原位試驗，地基承載力

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，沿海城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，吹填土區(qū)域也越來越多被開發(fā)利用進行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。吹填土是在整治和疏通江河行道時，用挖泥船和泥漿泵把江河和港口底部的泥砂通過水力吹填而形成的沉積土。吹填土具有“三高一低”的特點，即天然含水量高、孔隙比大、壓縮性高、抗剪強度低[1]，在利用前需對該種土質(zhì)進行地基處理。目前吹填土處理方法按加固機理主要有在建立良好排水路徑的基礎(chǔ)上，通過夯實擠壓等物理方式使土體內(nèi)產(chǎn)生壓差，進而加速固結(jié)排水，如強夯法[2]、高真空擊密法[3-5]、堆載預(yù)壓法等；不同的處理方法實質(zhì)上都是通過采取一定的措施使土體內(nèi)產(chǎn)生壓力差并建立良好的排水邊界來實現(xiàn)對軟弱土體的加固，但不同的處理方法之間有各自的局限性。采用強夯法進行地基處理，雖然成本較低，加固工期較短，但使用時必須解決好孔隙水的排出和超孔隙水壓力消散的問題，否則強夯能量易被孔隙水吸收從而起不到加固作用，甚至?xí)茐耐馏w結(jié)構(gòu)，形成“橡皮土”；堆載預(yù)壓法主要特點是成本較低，但加固工期較長且土方需求量較大；高真空擊密法采用真空井點降水加強夯的施工工藝，解決了強夯過程中地下水的排出問題，對地基加固效果明顯，適用范圍較廣，加固工期較短，是目前軟土地基加固中相對加固成本較低，效果顯著的方法之一。機械振密法是通過機械振動使吹填砂土發(fā)生液化，再通過排水通道將土體中的水排出，使其地基承載力得以較大提高，該種方法不僅施工成本低而且加固效果好，是一種新型軟土地基處理方式。本文結(jié)合東營港經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)某小區(qū)的軟弱地基加固工程，對該種工法的效果進一步研究，研究結(jié)果可為今后類似地基的處理提供參考。

1 工程概況與加固方案

1.1 概況

擬建小區(qū)占地面積99 834 m2，經(jīng)現(xiàn)場勘察，擬建場地吹填土普遍存在，其厚度為2.9 m～4.0 m，吹填部分以粉細砂為主，夾層狀粉質(zhì)粘土薄層，土質(zhì)松散且不均勻，部分區(qū)域呈淤泥質(zhì)粘土夾粉土。由于吹填土沉積時間較短，屬欠固土，在動力作用下極易產(chǎn)生液化及沉降，影響工程機械進場及后續(xù)施工，需進行地基處理。由于該場地特殊地質(zhì)條件，技術(shù)難度較大，一般性方法很難達到預(yù)期加固效果，通過對多種技術(shù)方案的對比論證，從經(jīng)濟性、安全性、工期等多方面考慮，決定采用明溝排水結(jié)合機械振密的動力固結(jié)方法對其進行加固。

1.2 加固方案

第一步，場地排水。

機械設(shè)備進場前，在機械可施工范圍內(nèi)開挖集水坑將表面水引排。采用履帶板寬度大于1 000 mm的濕地推土機在場地上推出淺溝(如圖1所示)。

第二步，機械設(shè)備碾壓。

場地經(jīng)過排水后，機械設(shè)備能進場作業(yè)時，調(diào)用同型號推土機進行場地碾壓，目的是通過壓縮和振動作用使淺層沖填土發(fā)生液化。經(jīng)2遍～3遍碾壓后，有明顯的地面沉降，表層吹填土承載力有所提升(如圖2，圖3所示)。

第三步，開挖排水溝。待挖掘機能夠進入場地時，采用履帶板寬度不小于800 mm的濕地型挖掘機進行挖溝自排(如圖4所示)，排水溝宜垂直于推土機推出的淺溝，以形成縱橫向排水通道，依據(jù)現(xiàn)場填土深度開挖深度，排水溝的開挖深度宜為3 m～4 m。

第四步，機械深層擾動。機械深層擾動是通過挖掘機長臂插入土體中晃動，使較深層的吹填土液化(如圖5所示)。因為撓動的范圍大，為避免部分區(qū)域處理深度較淺，擾動點間距宜控制在10 m以內(nèi)，擾動同時應(yīng)對排水溝進行多次清淤，保持排水路徑通暢。

最后，再次碾壓。機械擾動后，局部表層土因擾動作用而變得松散，因此需要再次進行碾壓，將機械擾動后表層土壓實。

2 處理效果分析

加固處理前，擬建場地吹填土含水量高、土質(zhì)松散，在動力作用下極易產(chǎn)生液化及沉降，機械設(shè)備無法進場施工(如圖6所示)；采用機械振密法加固處理，地基承載力顯著提高，可滿足施工機械進場施工(如圖7所示)。

為了驗證機械振密法加固飽和吹填土的效果，本文通過現(xiàn)場原位試驗測試結(jié)果和淺層平板載荷試驗對擬建場地的均勻性和強度進行了檢測，并對檢測結(jié)果做了分析比較。

2.1 原位測試評價

二是紅點。脫袋時果面是干凈的，沒有紅點或紅點很少，過了幾天紅點就滿了，特別是一次性除袋的果園，紅點病更嚴重。紅點是葉片上的斑點落葉病病菌，通過雨霧傳播，在果皮皮孔侵染后形成紅點。

在擬建場地選取一塊40 m×30 m的試驗區(qū)，沿試驗區(qū)范圍每5 m進行一次靜力觸探試驗，試驗深度為5 m，試驗方案布置和結(jié)果見圖8，圖9和表1。

表1 原位測試結(jié)果對比表

狀態(tài)項目最小值最大值平均值處理后處理前qc/MPa4．8348．6276．1340．2960．8020．519

由試驗結(jié)果可以看出：

1)處理前，由于機械設(shè)備施工過程中的振動液化地基土的錐尖阻力qc較小，處理后地基土的錐尖阻力qc明顯提高，約為處理前的12倍。

2)只要采取合理的施工工序，明溝排水條件下的機械振密法對飽和砂性吹填土加固效果明顯。加固后土層的工程性質(zhì)得到明顯改善。

3)加固后土層均勻性明顯改善，可以在地基淺層3 m～4 m范圍內(nèi)形成相對均勻的硬殼層，消除地基不均勻沉降，滿足后續(xù)工程施工條件。

2.2 淺層平板荷載評價

試驗測得，按沉降比s/b=0.01取對應(yīng)荷載值為156 kPa，按最大加載量一半對應(yīng)荷載值為135 kPa，用機械振密法加固吹填土地基的承載力可達135 kPa。

3 實用性評價

本文結(jié)合東營港經(jīng)濟開發(fā)區(qū)吹填土處理經(jīng)驗[6]，對不同的地基處理方法，其經(jīng)濟性比較見表2。

表2 吹填土地基處理方案經(jīng)濟性分析表

由表2可以看出，在各項軟土地基處理方法中，加固效果最好的是深層攪拌加固，但是造價較高，對于大面積的加固工程產(chǎn)生的費用較大。綜合比較，機械振密法不僅費用低，處理面積大，工期短，而且處理后的地基承載力高，是一種實用性和經(jīng)濟性很高的軟土加固方式，可以在后續(xù)的地基處理中發(fā)揮重要作用。

4 結(jié)語

機械振密法是一種較為新型的地基加固方式，其通過機械碾壓和深層擾動過程中的震動密實、固結(jié)排水和預(yù)震作用，對飽和吹填砂性土進行加固，在實際工程應(yīng)用，已經(jīng)體現(xiàn)出了優(yōu)越性，相比之前的傳統(tǒng)方法，具有費用低、加固效果好以及工期短等優(yōu)點，特別是隨著城市用地的不斷緊張，對江河沿海周邊區(qū)域的利用已經(jīng)成為趨勢，機械振密方法具有良好的發(fā)展前景。

[1] 王 芳，郭進京，鄭忠成.吹填土地基處理方法討論[J].巖土工程界，2009，12(6):15-17.

[2] 鄒維列，吳國高，安俊勇，等.強夯加固軟土上覆海砂層研究[J].巖土力學(xué)，2003,24(6):985-986.

[3] 楊緒軍，高學(xué)峰.高真空擊密在粉砂吹填土淺地基處理中的應(yīng)用[J].武漢大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版)，2009(42):303-306.

[4] 周 健，張 健.真空降水聯(lián)合強夯法在軟弱路基處理中的應(yīng)用研究[J].巖土力學(xué)，2005(S26):198-200.

[5] 朱勝利，王福春.高真空擊密法在曹妃甸港煤碼頭吹填土地基加固中的應(yīng)用[J].中國海灣建設(shè)，2011(5):43-46.

[6] 江立群，王 春.黃河三角洲地區(qū)吹填土地基處理方案探討[J].巖土工程界，2008,12(2):46-48.

Research on mechanical vibration compactionmethod treatment of coastal large area reclamation sandy soil

ZHENG Qian WANG Chun GAO Xiang-yang

(DongyingSurveyingandMappingInstitute,Dongying257000,China)

Combining with the engineering examples introduced the construction technology of mechanical vibration compaction method, using the shallow plate loading test and in-situ test researched and analyzed the reinforcement effect of mechanical vibration compaction method, gained the conclusion of the method could obviously improve the foundation bearing capacity, and comprehensive compared the superiority of mechanical vibration compaction method compared to other traditional methods in all aspects, highlighted the characteristics of this method using high performance price ratio.

mechanical vibration compaction method, shallow plate loading test, in-situ test, foundation bearing capacity

2014-07-11

鄭 乾(1988- )，男，助理工程師； 王 春(1972- )，男，高級工程師； 高向陽(1967- )，男，工程師

1009-6825(2014)27-0105-03

TU441

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