振沖密實施工工藝在吹填珊瑚礁砂中的應用

覃 曉 吳湛坤 彭華洲

（南京市發改委政府投資項目評審中心，江蘇 南京 210000）

0 引言

遠海島嶼開發伴隨大量的島礁吹填作業，吹填料多為珊瑚礁砂及原海床沉積礁砂組成，吹填后地表層為吹填松散層；島礁在形成過程中，地質起伏不定，導致吹填層厚度相差較大；同時吹填層密實度較小，吹填后基礎性能指標往往不能滿足設計要求，需對吹填層進行加固處理后方能進行地面施工建設。目前常用的地基處理方法有：換填墊層法、強夯法、砂石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預壓法、水泥粉煤灰碎石樁法、柱錘沖擴樁法、單液硅化法和堿液法等[1-3]。根據現場地質條件、施工成本、不破壞原有礁盤等綜合條件，鑒于地基振沖密實處理具有所用設備少、加固速度快、振動影響范圍小的特點，選用振沖（兩點共振）密實法對吹填后基礎進行處理。本文結合島礁地基處理工程實例，論述振沖密實施工技術的應用實踐，經試驗檢驗，處理效果較為理想。

1 工程概況及地質條件

1.1 工程概況

案例項目為吹填后島礁上某場區地基，面積5090.5m2（70m×72.75m方格），振沖孔位呈正三角形布置，孔距3.5m。依據設計要求：處理后的地基承載力特征值≥250kPa，壓縮模量≥30MPa；壓實度≥90%；標貫擊數≥20擊，動探擊數（-N63.5）≥12 擊，檢測范圍不小于地基處理深度。

1.2 地質條件

施工區域原狀地層按照巖土層成因、成份、物理力學特征，由上至下可分為4層：

（1）珊瑚粉砂，有輕微的黏性，層厚在1.5～4.1m，地基承載力特征值fak=180kPa；

（2）珊瑚粗砂礫，此層分布較為普遍，層厚在1.9～11.5m之間，標貫擊數平均值N=22.5擊，地基承載力特征值fak=160kPa；

（3）珊瑚砂混珊瑚碎塊，局部為珊瑚碎塊混珊瑚砂，此層分布較為普遍，層厚在2.9～8.9m之間，標貫擊數平均值N=33.8擊，地基承載力特征值fak=220kPa；

（4）珊瑚砂礫巖，該層穩定，地基承載力特征值fak=350kPa。

場區地基吹填料以耙吸產生的珊瑚礁砂為主，絞吸的珊瑚礁砂為輔。其中，絞吸產生的珊瑚礁砂顆粒粒徑相對較大，最大粒徑約30cm，10～30cm的大粒徑珊瑚礁石含量約10%；耙吸產生的珊瑚礁砂顆粒粒徑相對較小，最大粒徑一般＜10cm，粒徑2cm 以下的珊瑚礁砂含量一般＜50%。此外，在吹填過程中，靠近管口區域粗顆粒（粒徑＞2mm）集中，遠離管口區域細料集中。同時，遠離管口區域自然沉淀后出現沉積層表層“泥皮”，局部厚超過50cm，通過室內試驗分析，該層“泥皮”為粉土，其下為粉砂和細砂，場地平整后，形成大面積的粉土和粉細砂夾層，工程性能很差，處理難度大。施工區域表面設計標高5.25～4.15m。依據剖面圖，需密實處理的珊瑚礁砂基礎平均厚約6.0m。

2 地基處理方案及施工流程

2.1 地基處理方案

根據試驗段數據，采用樁間距3.5m（見圖1所示），珊瑚礁砂經振沖密實處理后，基礎可達到設計要求。故擬在該區域采用振沖密實技術進行基礎施工[4]，振沖點平面布置為等邊三角形，間距3.5m。計劃投入2套設備，平均每套設備每天處理能力約300m2，施工時間為10d。

圖1 振沖孔位示意圖（間距3.5m）

2.2 施工工藝流程

地基處理工藝采用振沖密實法，振沖器采用ZCQ-180型，55∕80T履帶吊配合施工，由350kW發電機供電，采取兩點共振擠密法施工。地基振沖處理施工工藝流程如圖2所示。

圖2 振沖施工工藝流程圖

3 施工設備配置

根據現場場地條件及施工進度要求合理安排振沖施工所需機械設備，按生產高峰期所需，主要施工設備配置計劃如表1所示。

表1 施工設備配置

4 施工步驟及技術要求

振沖密實法的施工步驟為：

（1）清理平整施工場地，根據施工區的劃分進行編號并測放施工邊線；

（2）按每1000m2一點進行振沖前重型圓錐動力觸探試驗，掌握施工區域土層分布情況，必要時加密觸探點位；

（3）按照20m×20m網格測量振沖前場地高程；

（4）用鋼尺測放振沖孔位，孔距3.5m，呈正三角形布置；

（5）根據勘察資料和設計要求，并結合工前動探情況，確定合理的處理深度；

（6）根據現場情況，若吹填砂比較干，施工之前需進行灌水，灌水后立即進行振沖作業；

（7）機械設備就位后，首先將振沖器對準樁點，接通水源和電源，復核水壓、水量、電壓以及空載電流是否正常；且水壓不小于0.35MPa[5-6]；

（8）啟動吊機下放振沖器，使振沖器在水平振動的同時利用其振動、高壓水的沖擊力量，慢速下沉至處理深度并留振；

（9）振沖器提升及提升過程中留振；留振時間：孔底不小于120s，距孔口1m處不小于60s，中間均勻提升，一般每提升0.5m不小于20s，密實電流不小于130A；

（10）在振沖過程中挖掘機同步回填就地砂石料：當進入粉土和粉細砂夾層時，若就地回填的砂石料粒徑較小，密實電流不能滿足要求時，應組織運輸車輛到管口區、粗粒料較多的區域轉運粗骨料回填，同時采取增加留振時間、將振沖器上提振沖后再下降復振（反插）等多種措施，直到密實電流達到設計要求后依次上提成樁；

（11）一組振沖結束，關機、關水，移至下一組樁位施工；場地施工完畢后，對場地進行平整，采用20m×20m方格網測量場地標高并記錄，作為振沖工后沉降依據；

（12）每施工區振沖施工一周后，在振沖前觸探的同一位置進行重型圓錐動力觸探試驗，通過施工前后動探結果的對比，檢驗振沖處理效果。

5 施工難點及質量控制措施

5.1 施工難點

該工程場地地質條件較差，振沖密實法施工存在一定的技術難點，主要有以下幾點：

（1）場區吹填以耙吸船為主，吹填料中的粗骨料相對較少，振沖處理的難度大；

（2）因吹填節點工期要求，無法采用邊吹填邊平整的填筑方式，在匯水區聚集了大量的細集料，形成大片的粉土和粉細砂夾層，需要轉運大量的粗骨料摻拌，增加了施工難度，降低了工效；

（3）在場地土層分布極不均勻的情況下，為保證施工質量，需要投入大量的試驗人員，進行施工前、后的重型圓錐動力觸探試驗、沉降觀測、土工試驗、載荷試驗等試驗研究，增加了工程成本；

（4）因振沖施工和場地平整、內外側圍堰、場區臨時道路施工交叉進行，連片施工區域少，設備調遣頻繁，有效作業時間減少，降低了振沖設備的利用率；

（5）在高溫、高濕、高鹽和高輻射的“四高”環境中，施工機械和電氣設備的故障率增高，降低了設備的使用率，極大地增加了設備維修成本。

我給家長打了個比方：人生是場馬拉松，培養學生廣泛的愛好和技能，不斷增長見識，擁有夢想和毅力是人生馬拉松后程發力的重要保證。為了讓家長能放下心來，使學生更好地成長，我召開了一次班會課，并邀請家長出席。

5.2 質量控制措施

該工程建成后作為民用及軍用場地使用，因此質量要求較高，主要的質量控制措施包括以下幾個方面：

（1）珊瑚礁砂振沖密實過程中，為確保施工質量，施工中的通電電壓、密實電流以及每個樁點的留振時間都要符合要求；

（2）施工順序沿平行直線逐點進行；每個機組在其作業范圍內的施工順序為：從外圍一側的邊線開始，向中間推進；不得出現漏振、漏點的情況；

（3）注意起重機的定位控制，保證振沖樁點及其間距的準確性；

（4）振桿上每50cm一格標明刻度，便于控制每次的上拔、下沉距離，進行留振施工；

（5）振沖孔不得留有孔洞；

（7）要求對每個孔進行編號，每張記錄單的各項參數要齊全、清楚；

（8）施工中，當局部地質條件變化較大，難以按計劃施工的，或者根據方案處理后基礎性能無法滿足設計要求時，應及時報監理、設計等參建各方，共同研究處理[7-8]。

6 試驗檢驗

根據技術交底，每2000m2地基處理需做一次承載力試驗，每1000m2地基處理需做一次壓實度檢測、一次標貫試驗。在完成基礎振沖處理之后7d，在該基礎處理區域，監理、第三方檢測人員在場情況下進行承載力、壓實度、標準貫入試驗，試驗點由現場監理工程師指定。進行地基振沖密實施工處理后，經試驗檢驗，地基承載力、壓實度檢測、標準貫入試驗均滿足設計要求，證明振沖密實施工工藝在技術上切實可行。

7 結束語

在海島施工實際案例中，對地基進行了振沖密實施工處理，經試驗檢驗，承載力、壓實度、標準貫入3個試驗檢測數據均滿足設計要求，驗證了振沖密實施工工藝處理珊瑚礁砂地基在技術上可行。實踐證明，在遠海島礁施工中應用振沖密實施工工藝，在確保工程質量、節約成本、減少材料運輸等多方面均取得了較好成效。該技術有較大的推廣前景，值得在遠海島礁施工中推廣、借鑒。