基于CPT檢測法對比強夯與 振沖處理砂土吹填地基效果分析

（中交二航局第一工程有限公司 湖北 武漢 430012）

基于CPT檢測法對比強夯與 振沖處理砂土吹填地基效果分析

劉 偉

（中交二航局第一工程有限公司 湖北 武漢 430012）

結合沙特海爾港15-18#泊位港工工程項目地基處理施工，介紹了強夯試夯與振沖實驗方案，通過CPT檢測法對比強夯與振沖處理沙土吹填地基效果，并對不同區域采用了更經濟適用的處理方式，保證了施工質量和進度，同時節省了成本。

強夯；振沖；砂土吹填；CPT檢測；數據分析

0.引言

強夯法指為提高軟弱地基承載力，用重錘自一定高度下落夯擊土層，使地基迅速固結的方法。強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土和黏性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，經過處理后的地基既可提高強度、又可降低壓縮性，同時還能改善抗震動液化能力【1】地基處理手冊（第三版）。施工過程中通過現場試驗以確定夯實次數和有效夯實深度，現有經驗表明：砂土地基在3000KN.m夯實能量下，一般可獲得6～7米的有效夯實深度【2】建筑地基處理技術規范。

振沖法指為提高地基承載力，利用振沖器的強力振動和高壓水沖加固土體的方法。振沖法適用于處理各類可液化土，以及碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土、濕陷性土等地基，采用振沖法地基處理技術，可以達到提高地基承載力、減小建（構）筑物地基沉降量、提高土石壩（堤）體及地基的穩定性、消除地基液化的目的【1】地基處理手冊（第三版）。

現場試驗研究具有檢驗地基處理適用性和加固效果、優化施工參數、改進施工工藝和直接指導施工的優點。我們在沙特達曼市某工程吹填砂土地基上兩個代表性區域進行了3000KN.m強夯法試驗和無填料振沖法試驗，并基于CPT檢測數據進行對比分析，結果顯示兩種地基處理方法均能很好的處理吹填砂土地基，試驗成果直接應用于該工程的大面積地基處理。

1.工程概況

沙特海爾港15#~18#泊位港工工程項目位于沙特東側海岸線的Ras Al Khair半島，一期扎瓦爾港1#~3#泊位以東，距沙特境內現有朱拜勒商業港約80km。，海岸陸域地面高程為海拔6.55~1.21 mLAT，濱海岸線為平緩砂質地貌。全港區陸域均以大型絞吸式挖泥船通過水力吹填造地形成，造地面積約22萬m2，回填深度從5.5~9.5 m。吹填造地回填區總平面布置見圖1。

圖1 吹填砂土地基總平面圖

吹填砂土場區地層主要為吹填砂、中粗砂、含礫塊中粗砂、珊瑚砂。根據地基處理設計要求，本次地基處理吹填砂層。

表1 地層情況表表

2.強夯試夯方案

2.1試夯目的

（1）檢驗地基強夯后有效加固深度及干密度是否滿足設計要求。

（2）檢驗地基強夯后地基承載力及靜力觸探qc值是否達到設計要求。

（3）通過試驗，為設計優化提供依據，從而確定強夯的施工遍數、布點間距以及單點最佳夯擊擊數等施工參數。

2.2試夯技術要求

（1）強夯能級：3000KN.m。

（2）強夯地基處理目標：加固深度內靜力觸探qc值超過7.5MPa；處理深度約為5.5m～7.7m；干密度在+0.0m～+3.0m標高達到最大干密度95%以上。

2.3試夯區范圍

在施工場地內選有代表性地段，試夯區范圍暫定為20m×20m，施工面積400m2。

2.4試夯施工參數

試夯能級3000kN.m，施工共分兩遍進行，一遍點夯、一遍滿夯的夯擊方式，夯點間距4.0m×5.0m。第一遍點夯，夯擊能3000kN.m，每點夯擊8擊；第二遍為滿夯，夯擊能1500kN.m，錘印彼此搭接，搭接范圍宜為1/4錘徑，滿夯擊數不低于2擊。

試夯區夯點布置圖如下：

圖2 試夯區夯點布置示意圖

2.5試夯施工程序

試夯施工主要程序如下：

圖3 強夯施工工藝流程圖

3.振沖實驗方案

3.1振沖實驗目的

（1）檢驗振沖處理后有效加固情況及干密度是否滿足設計要求。

（2）檢驗地基振沖處理后地基承載力及靜力觸探qc值是否達到設計要求。

（3）通過試驗，為設計優化提供依據，從而確定振沖的振點布局、點距、密實電流、留振時間等各種施工技術參數。

3.2振沖實驗技術要求

加固深度內靜力觸探Qc值超過7.5mpa；處理深度約為8m～9m；干密度在處理地表1.5m以下達到最大干密度95%以上。

3.3振沖試驗施工范圍

本工程振沖密實地基處理面積87000m2，在大面積進行振沖密實施工前，選取約600m2進行振沖密實試驗施工。

3.4技術參數設定

（1）水源控制在振沖器的孔端噴出0.2~0.6mpa，電源控制在380±20V；

（2）密實電流為80~95A，要求穩定電流值超過規定的密實電流值；

（3）下沉孔速度控制在8m~10m/Min；

（4）孔位正三角形布置，間距3m；

（5）留振時間取12~18s。

3.5試驗施工工藝流程

圖4 振沖試驗施工工藝流程圖

4.CPT檢測

4.1 CPT檢測原理與作用

靜力觸探試驗指通過一定的機械裝置，將一定規格的金屬探頭用靜力壓人土層中，同時用傳感器或直接量測儀表測試土層對觸探頭的貫入阻力，以此來判斷、分析、確定地基土的物理力學性質。根據試驗結果繪制比貫入阻力-深度關系曲線。由靜力觸探成果可劃分土層界線、評定地基土的強度參數、評定土的變形參數、評定地基土的承載力、預估單樁承載力。

4.2靜力觸探測試目的與裝置

（1）試驗目的靜力觸探試驗主要用于確定有效加固深度、劃分土層、估算地基土的物理力學指標參數、評定地基土的承載力、估算單樁承載力等。

（2）試驗裝置靜力觸探試驗主要設備為靜力觸探儀，其由貫人裝置（包括反力裝置）、傳動系統和量測系統三部分組成。主要由頂柱、電阻應變片、傳感器、密封墊圈套、四芯電纜、外套筒組成。

4.3靜力觸探工作量

強夯試驗區檢測深度為10m，檢測點數2點，總檢測深度20m；振沖試驗區域檢測深度約為10m，檢測點數2點，檢測深度20m。總檢測點數為4點，總檢測深度40m。

4.4靜力觸探提交結果

提交比貫入阻力-深度關系曲線，同夯前進行對比，確定有效加固深度。

5.地基處理效果分析

采取強夯和振沖地基處理后，地基承載能力得到有效的提高。對比典型區域地基處理前后的檢測值，地表以下1.5 m深度范圍內比較松散，1.5m以下至設計海平面深度范圍由于吹填過程中土顆粒沉積密實效果較好，CPT檢測錐端阻力基本達到或超過7.5 MPa；海平面以下至原海床面深度范圍，由于吹填時顆粒處于海水懸浮狀態自然沉積，密實度比較差，錐端阻力普遍低于7.5 MPa；局部回填區在海床硬殼層以上有1層小于1 m厚度的軟弱夾層，CPT檢測值很低，大部分小于3.0 MPa；當探頭達到硬殼層時，錐尖阻力突然增大到10 MPa以上，局部達到20 MPa。通過采取地基處理之后，在吹填形成的深度范圍內CPT值普遍有提高，這種提高對地基的后期沉降起到較好的降低作用。兩種方法處理前后CPT檢測結果的典型對比曲線見圖5，隨著原海底基床的高程不同，CPT檢測結果呈現基本相同的分布規律。

圖5 -1強夯前后CPT數據對比圖

圖5 -2振沖前后CPT數據對比圖

5.結語

（1）通過絞吸式挖泥船水力吹填形成的陸域，盡管在吹填過程中存在分層沉積和自密實效果，但由于吹填深度、后期整平擾動等因素，其地基承載能力一般較難達到設計要求，需要進行地基加固處理，采用強夯和振沖處理方法可以有效地改善地基工程性能，以保證處理后的地基強度、變形、地基均勻性滿足后期使用要求。

（2）對于處理面積大、地質分布不均勻的場地選取典型區域進行試驗處理，并根據試驗處理效果制定技術可行、經濟合理的施工方案能有效提高工程效率，節省成本。

（3）強夯法在處理分布均勻的吹填砂地基是可行的，且施工工序簡單，易于流水作業；振沖處理對沙土地基處理效果明顯，尤其是地基含淤泥質層時能有效提高地基承載力和減小沉降。考慮成本因素可根據實際處理要求綜合兩種方法對不同地質、不同地基要求的區域分別采用。

[1]鄭穎人陸新李學志馮遺興.強夯加固軟粘土地基的理論與工藝研究 [J]. 巖土工程學報, 2000,(1)

[2]周健賈敏才池永.無填料振沖法加固粉細砂地基試驗研究及應用 [J]. 巖石力學與工程學報, 2003,(8)

[3]李井春.粉細砂及流泥夾層軟基上無填料振沖工藝處理技術研究 [J]. 鐵道建筑技術, 2016,(10) .

TQ172

B

1007-6344（2017）06-0020-02