某吹填区域改变场地类别及降低地基土液化等级方法的探讨

连相照，李洪春，张亚刚，李东科

（山东正元建设工程有限责任公司，山东济南250101）

某吹填区域改变场地类别及降低地基土液化等级方法的探讨

连相照*，李洪春，张亚刚，李东科

（山东正元建设工程有限责任公司，山东济南250101）

潍坊经济开发区北部沿海吹填区域为近2年内人工吹填而成，以粉土为主，局部夹粉砂夹层或透镜体，为改变场地类别，消除或降低地基液化等级，降低后期地基处理和建筑施工的工程费用，通过无填料振冲法、挖沟降排水以及低能量的强夯等措施，改变振冲影响范围内的地基土物理力学性质，以达到上述效果，并能大面积地推广使用。

吹填区域；地基液化等级；场地类别；无填料振冲法；降排水；强夯；推广使用

1　概述

潍坊滨海经济开发区某办公楼工程场地位于潍坊森达美港中港区，潍坊沿海防护堤一期工程南侧，弥河以东。建筑面积41600m2，建筑物长、宽分别为69.5m× 18.6m，钢筋混凝土框架剪力墙结构。为改变场地类别及降低地基土液化等级，欲对场区进行无填料振冲预处理，辅以挖沟降排水以及低能量的强夯等措施。

2　场地地质条件

2.1地形、地貌

场区地形较平坦，孔口高程3.42～3.52m。主地貌单元属滨海潮间带区，地表为冲填土。

2.2场地地层结构及其物理力学性质

场区揭露地层为冲填土、粉土、粉质粘土，分述如下：

①层冲填土：褐黄色-灰褐色，湿，为近5年内人工吹填而成，稍密，以粉土为主，局部含粉砂、粉质粘土夹层。场区普遍分布，厚度：6.00～7.50m，平均6.78m；层底标高：-4.05～-2.50m，平均-3.30m；层底埋深：6.00～7.50m，平均6.78m。标贯击数3～9击，平均5.5击。其物性见表1：

表1　物理力学指标统计表

②层粉土：黑色-灰黑色，湿-很湿，稍密-中密，具有粉砂性，微臭味，含有少量有机质，该层局部与粉砂、粉质粘土呈千层饼状互层，摇振反应中等—迅速，切面无光泽，干强度、韧性低。场区普遍分布，厚度：1.50～3.00m，平均2.41m；层底标高：-6.08～-5.20m，平均-5.71m；层底埋深：8.70～9.50m，平均9.19m。标贯击数5～13击，平均7.7击。其物性见表2：

表2　物理力学指标统计表

③层粉土：灰色，湿-很湿，稍密-中密，微臭味，含贝壳碎屑，该层局部与粉砂、粉质粘土呈千层饼状互层，摇振反应中等—迅速，切面无光泽，干强度、韧性低。场区普遍分布，厚度：5.20～5.90m，平均5.55m；层底标高：-11.10～-10.95m，平均-11.03m；层底埋深：14.40～14.60m，平均14.50m。标贯击数5～24击，平均10.3击。其物性见表3：

表3　物理力学指标统计表

④层粉质粘土：灰黑色-灰褐色，可塑，局部夹黄色条纹，土质不均，局部夹粉土薄层，无摇振反应，切面稍有光泽，干强度、韧性中等。场区普遍分布，厚度：3.00～3.40m，平 均 3.20m；层 底 标 高：-14.35～-14.10m，平均-14.23m；层底埋深：17.60～17.80m，平均17.70m。

⑤层粉质粘土：黄褐色，可塑，土质不均，见少量氧化物条纹，切面稍有光泽，干强度、韧性中等。该层未揭穿，最大揭露厚度为3.40m。

2.3场区20m深度范围内波速测试

等效剪切波波速为：Vse=126.25m/s，Vse= 127.38m/s，Vse=125.64m/s，平均值为126.42m/s，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第4.1.3和4.1.6条判定，波速值所代表的场地土类型为软弱地基土，代表的场地类型为Ⅳ类场地。

2.4液化指数及等级

场地液化指数为IL=7.8～12.3，属中等液化。

3　无填料振冲密实方法

为提高场区场地类别，降低地基土液化等级，根据场区地层结构及物理力学性质，采用了无填料振冲密实方法对场区进行预处理。

（1）施工前选取试验区进行典型施工，确定相应施工参数及处理效果。

（2）施工工艺：

①采用75kW振冲器，采用三点共振法施工；

②桩点布置：间距2.6m，正三角形布置；

③振冲3次（3次下沉，3次提升）；

④初拟水压控制在0.2～0.6MPa，水量宜为200～400L/min，造孔速度宜为8～10m/min，提升间距：每段提升高度为0.5m；最终施工参数需经典型施工验证后确定；

⑤桩位偏差小于200mm，孔深偏差小于±200mm.

（3）振冲施工

①振冲施工的参数如下：

a采用75kW振冲器，采用三点共振法施工；

b振冲间距：场区2.6m；

c振冲点布置：等边三角形；

d下沉和上提速度：8～10m/min；

e水压：初步设计水压控制0.2～0.6MPa；

f水量：水量宜为200～400L/min；

g提升间距：每段提升高度0.5m。

②成桩：

a慢速振冲下沉至桩底，留振60s；

b慢速振冲上拔至孔口处，留振120s；

c慢速振冲下沉至桩底以上0.5m处，留振30s；

d慢速振冲上拔0.5m，留振10s；

e依此类推，每段上拔0.5m，每段留振10s；

f直至孔口处，再留振60s；

g再次振冲至桩底以上1.0m，留振20s；

h慢速振冲上拔0.5m，留振10s；

i以此类推至孔口，每段上拔0.5m，留振10s；

j成桩结束，关闭水泵及振冲器，移至下一根桩；

k桩位偏差200mm，孔深偏差小于±200mm。

（4）振冲操作程序：

①移机使振冲器对准振点；

②启动水泵开始射水；

③启动振冲器，以大约每分钟8～10m的下沉速度贯入砂土层，直达设计处理深度；

④按照上述振冲留振时间进行振冲施工。

⑤一点振冲完毕，关机停水，移动振冲器对准新点；

⑥重复以上程序，周而复始。

（5）强夯施工：振冲完成后场地按设计要求坡度整平，满夯2遍，总击数不小于5击，采用夯击能为1000kN·m。之后用振动力200kN振动压路机碾压3～5遍。

（6）振冲桩桩位布置示意图（图1）

图1　振冲桩桩位布置示意图（单位：mm）

4　无填料振冲处理前后土层数据对比

通过后期对场区进行标准贯入以及波速测试，吹填土以及下卧层粉土一定深度范围内的物理力学性质指标均有不同程度的改善。

（1）振冲处理前后冲填土土层数据对比见表4。

表4　振冲处理前后冲填土土层数据对比表

（2）场区20m深度范围内波速测试：20m深度范围内土层的等效剪切波速范围值为151.6～156.9m/s，平均值为154.3m/s，波速值所代表的场地土类型为中软地基土，建筑场地类别为Ⅲ类。

（3）液化指数及等级：振冲处理后液化指数为IL= 3.3～4.1，属轻微液化等级。

5　处理前后结果分析

5.1场地类别

场地类别Ⅳ类场地提高为Ⅲ类。

5.2地基处理深度内土层液化情况

（1）通过标准贯入试验液化判别表，振冲处理0～3.0m消除液化效果较好，实测标贯击数N/临界标贯击数Ncr为0.58～2.69；8个孔判别孔24个液化判别点仅有5个点存在液化，N/Ncr=0.58～0.81，平均0.71；其余19个液化判别点N/Ncr＞1.0，表示不液化。

（2）在3.0～8.0m实测标贯击数N/临界标贯击数Ncr为0.44～1.25；8个孔判别孔40个液化判别点有22个点存在液化，N/Ncr=0.44～0.97，平均0.75；其余18个液化判别点N/Ncr＞1.0或粘粒含量＞10.0，表示不液化。

6　结论与建议

（1）对于以粉土、粉砂为主的冲填土，适宜采用无填料振冲密实方法进行预处理，效果较为显著。

（2）处理后的拟建办公楼场地类别由Ⅳ类场地调整为Ⅲ类。

（3）处理后的拟建办公楼场地地基土液化等级由中等液化降低为轻微液化。

（6）根据N/Ncr的比值对桩周摩阻力进行液化折减。

（5）通过振冲处理，很大程度上改变振冲影响范围内的地基土物理力学性质指标，达到了预期效果，此工艺在潍坊滨海沿海区域首次引进，类似地层可推广使用。

（6）振冲处理后若采用轻型井点降水，可加快超孔隙水压力的消散，更能提高土层的固结速度和密实度。

［1］戚秀莲，周健.无填料振冲处理法加固粉细砂地基的试验研究及应用［J］.港工技术，2012（6）.

［2］石积德，白涛，王毅红.无填料振冲法在粉细砂地基加固中的应用［J］.路基工程，2008（5）.

［3］肖黎明，刘兴，徐阳.无填料振冲处理法处理新近吹填粉细砂地基的工程应用［J］.探矿工程，2012，39（2）.

［4］JGJ79-2012建筑地基处理技术规范［S］.中国建筑工业出版社.

［5］聂庆科，李华伟.新近吹填土地基处理新技术及工程实践［M］.中国建筑工业出版社.

TU44

A

1004-5716（2016）03-0019-04

2015-12-15

2015-12-17

连相照（1968-），男（汉族），山东泰安人，高级工程师，现从事岩土工程管理工作。