苏丹港珊瑚礁回填料击实试验研究

余东华，钟楠，黄俊文，贺迎喜

（1.中交四航局第五工程有限公司，福州350003；2.中交四航工程研究院有限公司，广州510231）

苏丹港珊瑚礁回填料击实试验研究

余东华1，钟楠1，黄俊文2，贺迎喜2

（1.中交四航局第五工程有限公司，福州350003；2.中交四航工程研究院有限公司，广州510231）

珊瑚礁回填料属于一种特殊的岩土材料，为了获得苏丹港珊瑚礁回填料地基加固的施工参数，采样进行了珊瑚礁回填料击实试验。试验表明：珊瑚礁回填料的最优含水率10.2%～11.5%,最大干密度为1.848～1.980 g/cm3。在最优含水率条件下进行振动碾压，地基加固取得了良好效果。

珊瑚礁；回填料；击实试验；地基加固

珊瑚礁岩土分为珊瑚礁岩和珊瑚碎屑土两大类，珊瑚礁回填料归属于珊瑚碎屑土类，全世界的珊瑚礁总面积估计为28.43万km2，主要分布于北纬30°和南纬30°之间的海岸线一带。珊瑚礁回填料属于一种特殊的岩土材料，其矿物成分主要为文石和高镁方解石，它具有结构疏松、多孔隙、易碎性、压缩性大的特征［1-4］。目前红海地区常用珊瑚礁回填料作为码头后方堆场的地基土材料，以缓解码头施工所需大量砂石资源紧缺的矛盾。珊瑚礁回填料承载力低，需经过强夯或振动碾压加固处理。击实试验可以获得珊瑚礁回填料的最大干密度和最优含水率，为地基加固提供施工参数。

1 试验目的及试验材料

苏丹港新集装箱码头后方堆场以珊瑚礁回填料作为地基材料，地基加固处理面积64817m2，拟采用强夯法或振动碾压法进行深层和浅表层地基加固处理，通过击实试验获得振动碾压法地基加固的最优含水率，以指导施工。击实试验样品采自吹填珊瑚礁回填料形成的陆域（图1），从级配曲线分析（图2），珊瑚礁回填料细粒含量（小于0.075 mm）低于10%，属于含砾石类砂土或含砂类砾石土，室内土工试验测得样品的基本性质指标如下：相对密度γ=1.86～1.94 kg/m3；天然密度γ0=983～1028kg/m3；吸水率M=2.1%～3.3%；化学成分CaCO3含量92%～96%,NaCl含量0.03%～0.63%。

图1 珊瑚礁回填料形成的陆域Fig.1Land reclamation of coral⁃reefs backfill

图2 珊瑚礁回填料典型级配曲线Fig.2Typical gradation curve of coral⁃reefs backfill

2 试验方法及步骤

2.1 试验方法

击实试验按《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）进行［5］，采用重型击实试验，击实仪为南京土壤仪器厂生产的SJ型击实仪，单位体积击实功为2 684.9 kJ/m3，锤量4.5 kg,锤底直径51 mm，落高457 mm，击实筒筒高116 mm，容积2 103.9 cm3,护筒高度50 mm。实际试样时的样品质量为4～10 kg，分5层，每层56击。为了保证击实试验结果的准确，余土高度严格控制在±3 mm之间。

2.2 试验步骤

（1）采用湿法制备土样，取某一含水率的代表性土样10 kg碾碎，过5 mm的筛，将筛下的土样拌匀，并测定含水率。

（2）将击实仪平稳置于刚性基础上，击实筒与底座连接好，安装好护筒，在击实筒内壁均匀涂一层凡士林润滑油，称取一定量试样，倒入击实筒内，分5层,每层56击。每层试样高度应相等，两层交界处的土面应刨毛。击实完成后，超出击实筒顶的试样高度应小于6 mm。取下护筒，用直刮刀修平击实筒顶部的试样，拆除底板，试样底部若超出筒外，也应修平。擦净筒外壁，称试样和筒的总质量，计算试样的湿密度。

（3）对不同含水率的试样依次击实。

3 试验结果及分析

图3 样品A击实试验曲线Fig.3Compaction curve of sample A

图4 样品B击实试验曲线Fig.4Compaction curve of sample B

图5 样品C击实试验曲线Fig.5Compaction curve of sample C

图6 样品D击实试验曲线Fig.6Compaction curve of sample D

击实试验结果以干密度为纵坐标，含水率为横坐标，绘制干密度及含水率的关系曲线，结果如图3～图6所示。从曲线分析可知，含水率较小时，干密度随含水率的增加而增加，但当干密度达到某一最大值后，含水率继续增加反而使干密度减小，这个最大值即为最大干密度。含水率较小时，增加含水量，颗粒之间润滑作用增大，自由水能增加回填料颗粒之间的联结，并挤出孔隙中的气体，外力作用下使它压密，结果回填料的干密度达到最大。随后如果继续增加含水量，填料孔隙里的自由水不能被压缩会产生超孔隙水压力，此时的孔隙水压力要阻止颗粒之间的联结，其结果是干密度反而减少了。

击实试验结果如表1，珊瑚礁回填料的最优含水率为10.2%～11.5%,最大干密度为1.848～1.980 g/ cm3。苏丹港当地炎热干旱少雨，在7～10月份白天现场最高气温高达50℃以上，在这种高温环境下，松散珊瑚礁回填料在空气中暴露时间过长，很容易导致含水量损失难以压实，珊瑚料垫层的现场碾压施工需要充分控制好含水率。根据击实试验结果，确定振动碾压时珊瑚礁回填料的最优含水量为10.2%～11.5%。在相同碾压遍数条件下，当最优含水率时进行振动碾压，经过地基加固效果检测，压实度高，加固效果较好。

表1 击实试验成果表Tab.1Compaction test results

4 结语

苏丹港当地炎热干旱少雨，7～10月白天现场最高气温高达50℃以上，在这种高温环境下，珊瑚礁回填料含水量是振动碾压施工环节控制的关键，含水量控制得越严格，越接近最优含水率，则压实度越高，加固效果越好。在施工过程中，根据击实试验结果测试施工时的含水量，达到最优含水率进行振动碾压施工，确保了地基加固取得了良好的效果。

［1］汪稔，宋朝景，赵焕庭，等.南沙群岛珊瑚礁工程地质［M］.北京∶科学出版社，1997.

［2］孙宗勋,黄鼎成.珊瑚礁工程地质研究进展［J］.地球科学进展，1999,14（6）∶577-579. SUN Z X,HUANG D C.Research progress of coral reef engineering geology［J］.Advances in Earth Science,1999,14（6）∶577-579.

［3］刘崇权，杨志强，汪稔.钙质土力学性质研究现状与进展［J］.岩土力学，1995，16（4）∶74-83. LIU C Q,YANG Z Q,WANG N.The status and progress of research on mechanical properties of calcareous soil［J］.Rock and soil mechanics，1995，16（4）∶74-83.

［4］吕海波，汪稔，孔令伟.钙质土破碎原因的细观分析初探［J］.岩土力学与工程学报，2001，20（SⅠ）∶890-892. LV H B,WANG N,KONG L W.Preliminary discussion on calcareous soil fracture in micro analysis［J］.Chinese Journal of rock mechanics and Engineering,2001，20（SⅠ）∶890-892.

［5］国家质量技术监督局、中华人民共和国建设部.土工试验方法标准［M］.北京∶中国计划出版社，1999.

Research on compaction test of coral⁃reefs backfill in Sudan Port

YU Dong⁃hua1,ZHONG Nan1,HUANG Jin⁃wen2,HE Ying⁃xi2
（1.The Fifth Company of CCCC Fourth Harbor Engineering Co.,Ltd.,Fuzhou 350003,China;2.CCCC Fourth Harbor Engineering Institute Co.,Ltd.,Guangzhou 510231,China）

The coral⁃reefs backfill belongs to a special kind of rock and soil material.In order to obtain con⁃struction parameters of foundation reinforcement of coral⁃reefs in Sudan Port,the coral⁃reefs backfill sample was used for compaction test.The test shows that the optimum water content of the coral⁃reefs backfill is 10.2%～11.5%,and the largest dry density is 1.848～1.980 g/cm3.A good result of foundation reinforcement has been achieved by vibration rolling under the condition of optimum water content.

coral⁃reefs;backfill;compaction test;foundation reinforcement

TU 447

A

1005-8443（2015）05-0436-03

2015-02-28；

2015-05-08

余东华(1972-)，男，江西省赣州人，工程师，主要从事岩土工程工作。

Biography：YU Dong⁃hua（1972-），male，engineer.