振冲碎石桩处理吹填土施工及加固效果检验
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【摘 要】以大连大窑湾的吹填土地基处理为例，利用现场试验对振冲法加固饱和吹填土地基的效果进行了检验，通过检测成果分析，表明振冲碎石桩处理吹填土地基是完全可行的。
【关键词】振冲碎石桩；地基处理；吹填土
The Construction and Test on Vibroflotation Method in Dredger Fill Ground
Du Xianfeng Liu Hengcai
【Abstract】Based on the foundation treatment of dredger filled ground in Dayaowan Port of Dalian， the field experiment is used to check the effect of the foundation treatment of vibroflotation. The test results show that the effect is significant to treat dredger filled ground by vibro-replacement.
【Key words】Vibroflotation；Ｇround treatment；Ｄredger filled ground
大连港大窑湾15#泊位振冲加固区地基处理检测工程位于大连港大窑湾二期15#泊位后方堆场，需处理面积约3.7万平方米，采用振冲法进行处理。本文结合该工程实例，通过对振冲处理后的加固效果的检验，对振冲法处理大面积吹填土的适用性进行分析。
1.场地工程地质条件
该场地土层依次如下：
回填山石土：浅灰色，松散，主要为强风化土，含土量高，碎石约占50%，粒径2~10cm，厚度1.6m。
淤泥层：灰褐色，饱和，呈流~软塑状，含水量70%~80%，承载力约10~30kPa，厚度4.5m。
粘土层：灰褐色，呈软~可塑状，含少量细砂，厚度2.5m。
粉土层：灰褐色，呈可塑状，含粉细砂、中粗砂、粘土，厚度1.5m。
强风化岩层：灰黄色，较密实，含多量中粗砂。
2.现场施工
2.1加固机理及施工工艺
振冲法是利用振冲器，插入松软的土层中，一方面利用振冲器尖端射出的高压水冲击土层，一方面利用振冲器内旋转的偏心块对周围土体施加的水平振动力，使振冲器在自重、振动及水冲的共同作用下，沉落在预定所需要加固的深度，随即分层填入碎石 (或卵石) 料，分段用振冲器振实，直至基底，犹如在软弱地基中造成一根由碎石组成并与地基土紧密啮合的碎石桩柱。
2.2振冲碎石桩施工参数
根据典型施工及检测结果确定了施工参数为：振冲器功率为75kW，造孔电流50~150A，水压0.4~0.6MPa，留振时间10s，加密电流80A，回填料为开山碎石，成桩直径1.2m，间距 3m，振冲桩呈正三角形布置。在振冲碎石桩施工结束后进行强夯法施工。
2.3地基处理技术要求
1）加固后的复合地基承载力特征值不小于180kPa。
2）使用期内最终沉降量小于30cm。
2.4施工流程
1）清理整平场地。测量人员标出场地位置，合理布置桩位。
2）振冲器对准桩位。选用 75 kW 振冲器；根据地质资料显示，上部1.6m 为回填山石土，4.5m为淤泥层，下部为粘土层和粉土层；为了保证成桩质量，地面下桩深为8.0m，穿透淤泥层。
3）启动水泵和振冲器。 水压为 0.4~0.6 MPa，水量为 20~30m3/h，使振冲器徐徐沉入土中，直至达到离地面下深8.1m；记录振冲器经各深度的电流值和时间，提升振冲器至孔口；重复上述步骤 1~2 次。
4）向孔内分批倒入填料及振密。选用直径 3~8cm、含泥量小于 5％的碎石作为填料；将振冲器沉入填料中进行振密，此时电流随填料的密实而逐渐增大，电流必须超过规定的密实电流 80A，并留振10s，保证填料的密实度；若电流达不到规定值，应向孔内继续加填料，振密，并记录这一深度的最终电流量和填料量；将振冲器提出孔口，重复上述步骤继续制作上部的桩段，自下而上分段制作桩体，直至孔口。
5）移桩位继续施工。待形成区域后，将场地清理，并对已成桩区域做标识；施工中产生的污水需先排至沉淀池进行一级沉淀后再将泥浆外运， 严禁直排入海，防止污染环境。
为评价地基处理后的效果，在试验区施工结束后进行了检验工作，桩及复合地基承载力采用静载荷试验检测，桩体完整性采用动力触探试验检测，桩间土承载力变换情况采用十字板剪切试验。
3.1十字板剪切试验
在施工前后分别进行了十字板剪切试验，加固前后十字板剪切强度对比见图1。从图中可以看出，桩间土十字板强度有一定程度的提高，说明该工法对于加固软土地基有较好效果。
图1 加固前后十字板强度对比图
3.2重型动力触探试验
施工结束后，对振冲碎石桩抽检进行了重型动力触探试验，试验采用超重型动力触探N120，锤重120kg，落距100cm，探头直径74mm，锥角60°，探杆直径50mm。并根据地区经验换算为N63.5。超重型动力触探单孔连续圆锥动力触探试验锤击数与贯入深度关系曲线见图2。试验表明，打设深度范围内，桩体动探击数在6击/10cm以上，桩体连续，但桩身整体强度离散性较大，桩体下部密实度相对上部较差。
图2 桩身检验重型动力触探曲线
3.3堆载检验
在振冲碎石桩联合强夯施工结束后，进行了加固区堆载检验。堆载荷载为51.3kPa，堆载面积6×20m2，在堆载区域中轴线处布置3个沉降观测点。
根据实测沉降曲线可推算最终沉降量。最终沉降计算公式：
Ｓ∞＝■
式中：S1、S2、S3为实测曲线t1、t2、t3时刻所对应的沉降值（或压缩量），且满足t2-t1＝t3-t2。
根据地表沉降曲线，经计算，最终沉降量S∞=6.2cm，工后沉降小于30cm。
3.4静载荷试验
地表地基承载力由现场静载荷试验确定。
单桩承载力静载荷试验采用尺寸φ1.3m圆形载荷板，复合地基承载力静载荷试验采用尺寸1.9m×1.9m方形载荷板；加荷系统采用千斤顶（最大荷重200t）；反力系统采用钢梁加混凝土方块，最大配重约160t，分级加载；观测系统采用观测梁和大量程百分表（50mm）。
试验每级加载为预计最大试验荷载的1/10。卸载级数为加载级数的一半，等量进行。
试验采用慢速维持荷载法，加载采用压重平台反力装置法，用千斤顶施加荷载。荷载值用千斤顶的标准压力表控制；沉降观测采用量程为50mm的高精度传感器，借助基准梁进行量测。
试验结果表明，单桩及复合地基承载力均满足设计要求。
图1 加固前后十字板强度对比图
图2 桩身检验重型动力触探曲线
4.结论与建议
（1）利用振冲碎石桩法处理吹填土地基是可行的，能够达到设计要求。
（2）从振冲碎石桩法加固原理及施工情况来看，其具有以下优点：1）加固效果好。由于地基土含水量较大，因此碎石桩形成的排水通道对于水的排出效果很明显。2）处理时间短，施工成本低。振冲碎石桩法的成桩效率高，振冲工艺设备和人员配置简单，施工用水在合理布置后可循环使用，碎石来源广泛，使地基处理成本降低。
（3）在未来的振冲法研究过程中可以加强对振冲影响范围的理论研究，这样对于优化设计将起着相当重要的作用。
【参考文献】
［１］岩土工程勘察规范(GB50021-2001)[S].北京:中国建筑工业出版社，2002.
［２］“地基处理手册”编写委员会.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1988.
［３］建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)[S].北京:中国建筑工业出版社，2003.