粉细砂回填区的地基加固施工

摘要：通过在采用粉细砂回填料回填的区域进行地基加固的施工工艺的实践探索，给同类工程地质条件下的软基处理提供施工参考

关键词：粉细砂回填软基加固

Abstract: This paper deals with the ground improvement with silty sand filled at the reclamation areas in a foreign country, prividing a valuable reference for the treatment of soft ground with the same geological conditions.

Key words: silty sand, reclaimation, soft foundation, ground improvement

中图分类号：U457文献标识码： A 文章编号：

问题提出的背景

1.1 工程概况

本工程为巴基斯坦卡拉奇卡西姆港国际集装箱码头工程施工总承包项目，项目业主为迪拜环球港务集团，咨询公司为英国Royal Haskoning公司和当地的TCI公司联营体；工程内容主要包括填筑16万m2后场场地建造成集装箱堆场、建造长727m的码头及将泊位疏浚至－16.0m处以保证吃水深度14m的船舶通航，通过以上改、扩建，将现有码头建造成吞吐量为117.5万个标准箱的新集装箱码头。

1.2 地质条件[1]

码头岸线后方约有53m宽度范围内的区域在码头桩基施工前就已经进行了水上挖泥清淤处理，清淤后码头前沿53m~75m范围泥面标高-10m左右，为锚定结构和集装箱堆场所在区域，清淤后仍存有1m~2m厚的软弱粉质粘土层标贯N=5~10。粉质粘土层下为中-硬粘土层，最小标贯值N=21。海床挖泥施工图及回填砂施工图如下：

图3-28 码头区域挖泥施工图

图3-29 码头抛石棱体后方回填砂施工位置示意图

1.3问题的提出

现场后方回填，由于业主出于项目总投资的控制，将航道疏浚料回填到了码头区后方陆域，根据本项目咨工（ROYAL HASKONING）设计审查要求，码头后方53m~75m范围内表层软弱层及回填砂同样需进行加固，防止地震时回填砂液化侧移，造成钢管板桩码头失稳及堆场设计使用要求。码头后方回填设计需要按照0.24g的地震加速度（The peak ground acceleration）进行回填砂的抗液化计算。

现场对疏浚料进行检测发现吹填砂为粉细砂。参照英标要求进行的回填料颗粒分析结果如下：

设计要求

经过设计人员计算，并报咨工审批，码头后方回填砂在满足抗地震液化能力的情况下，不同标高的砂层需满足以下的SPT检测要求：

表3-8- SPT标贯击数要求与处理深度对照表

实验区实施方案

为确保粉细砂的振冲施工处理效果，项目部确定了两种工艺进行粉细砂地基处理比选。

3.1 加填充料振冲工艺

国、内外常规采用的中粗砂（或碎石）填料施工工艺，该工艺加固原理：利用振冲孔到达设计标高后，将水压和水量减少到维持孔口有一定回水但没有大量细砂带走的程度，然后利用装载机或反铲将中粗砂填料堆放在振冲器周围。填料在水平振动力的作用下依靠自重沿孔壁下沉，并在振冲器的水平振动力的作用下被挤入周围的砂体中，从而使砂层挤密。

3.2粉细砂振冲工艺

就地取材的粉细砂填料振冲施工工艺，即利用回填砂的自行坍塌或就地挖填代替外加填料，同样也是利用坍塌的粉细砂在振冲器的水平振动力的作用下被挤入周围的砂体中，使砂层挤密。由于该种施工工艺无额外添加回填材料，也称为“无填料振冲”施工工艺。

3.3设备选型

试验区选用ZCQ-75型“振冲器”2台（电机功率为75kW，激振力160kN），配以15m导管，水管，水量≥10m3/min的高压水泵1台，气量≥1.5m3/min的空压机1台，10m3容量的海水箱一个，45t吊车1台，2m3装载机1台，1.2m3反铲1台，200kW发电机1台。

施工方法

4.1 试验区振冲点位布置

试验区振冲点间距2.0m，正三角形布置，如下：

图3-31 振冲点位布置平面示意图

图3-32 振冲点位布置断面图

4.2 加填充料振冲方法

填充料采用中粗砂，选择了后方500m3区域进行加固处理。施工流程见如下附图：

图3-30振冲施工示意图

振冲添加料颗粒筛分结果如下：

4.3 粉细砂直接振冲方法

1）洒水：振冲施工前根据各试验区表层砂土的含水率情况，提前2～3小时将含水率偏低区域进行灌水，让表层砂土充分饱和以消除其毛细压力，使其在振冲过程中冲孔周围砂土能塌入孔内，起到填料的作用；

2）放点：测量人员利用全站仪，按照2m×2m的正三角形布置放点，利用小钢筋做标识；

3）振冲成孔：利用45t履带式吊车吊2台ZCQ-75振冲器，采用双机共振的方法进行施工，密实电流约70A。（采用2台振冲器同时施工，振冲器和粉细砂层将形成共振，有利于放大土层的振动响应，对提高粉细砂土的加固效果和扩大挤密作用有显著效果）

试验区振冲按照工艺流程：

① 慢速振冲下沉至孔底，留振20s；

② 慢速振冲上拔至孔口，留振120s；

③ 慢速振冲下沉至孔底，留振20s；

④ 慢速振冲上拔0.5m，留振15～20s；

⑤ 以此类推，每段上拔0.5m，每段留振15～20s；

⑥ 振冲至孔口处，再留振60s；

⑦ 成桩结束，关闭水泵及振冲器，移至下一根桩。

实验区基础加固效果检测

振密试验区加固效果检测主要采用标准贯入度试验，在振冲试验完成14天后进行，其试验结果如下：

表3-11试验区检测对照表

通过对上表的分析，发现不填料振冲区完全满足设计要求，并且实际指标远远超过设计要求；填料振冲区除顶部2m小于设计值外（可采用振动碾压法加固或增加振冲留振时间的方法处理），其它标高的标贯值也满足要求。由于粉细砂为业主免费提供的回填材料，而中粗砂需要项目组额外采购，且不填料振冲施工工艺通过检测完全满足设计要求，因此项目组最终选用不填料振冲法进行本项目粉细砂回填地基的加固处理。

振冲施工实施情况

振冲施工根据试验区确定的施工方案进行实施，共按照2m间距布置正三角形振冲孔位4100个，双机共振工效为每天成孔40个～60个左右，振冲后整个场地沉降约0.5m。振冲过程中按照每200个振冲孔抽检一组进行SPT试验的方法进行检测，累计检验22个点，检测结果表明原泥面表层的软弱粉质粘土层和回填粉细砂均满足设计要求，并得到了咨工的高度认可，证明项目组采用无填料振冲的施工工艺进行粉细砂回填地基加固的施工方案取得了成功。

参考文献和资料：

[1] [QICT 项目地质钻探图] 中交第四航务工程勘察设计院2008年10月于广州出版