无填料振冲法在海门中天地基处理中的应用

杨增海

（中港疏浚有限公司，上海 200136）

引言

振冲法，是在砂性土地基工况下，通过加水振动使之密实的地基加固方法，故又称振动水冲法。振冲法分为无填料振冲法和填料振冲法，无填料振冲法适用于砂性土，工艺简单、施工成本低；填料振冲法适用于所有土质，但工艺复杂、成本较高。无填料振冲施工工艺，一般被认为只适用于中粗砂等粗颗粒砂性土地基，且含泥量应低于10 %。

本文根据以往部分粉细砂地基应用无填料振冲的成功经验[1～3]，结合海门项目土质等工程特点，分析并总结了新近吹填粉细砂地基采用无填料振冲工艺的操作要点、工艺参数，拓展了无填料振冲工艺的适用范围。

1 工程特点

海门中天项目位于南通海门市海门港新区东灶港闸东侧。小庙洪水道附近陆域为低平的海积平原，岸线顺直，呈近东西走向，属粉砂淤泥质海岸。

疏浚吹填土属于粉细砂土质，吹填土颗分情况见表1。

表1 土质颗分情况

根据设计文件，地基处理区域面积 324.1万m2，工前平均标高3.55 m，设计吹填整平后+6.0 m，交地标高+5.0 m，地基承载力达80 kPa。新近吹填厚度约2.45 m，地基处理设计压缩量1.0 m。项目3 月中旬开工，7 月底交地，吹填施工大约需要3 个月，吹填结束到交地共约2 个月时间。即需要在2 个月时间内，完成324.1 万m2的新近吹填粉细砂地基固化处理。

2 方案比选

吹填土地基处理方法包括：压实法、堆载预压法、真空预压法、强夯法、振冲法、固化法、电渗排水法等。根据相关规范，各地基处理方法对新近吹填粉细砂的适应性见表2。

表2 不同性质吹填土对处理方法的适宜性

其中经济性好且施工效率较高的是强夯法和振冲法。强夯需要2～3 遍施工，每遍之间要间隔7～10 天，施工效率较低；振冲可一遍完成，不需要间隔时间，可以快速形成场地，强夯施工两遍比振冲施工一遍的综合单价稍高。为保证施工进度，最终选择振冲和强夯分区同步进行。

3 振冲参数确定

根据相关规范[4]，振冲加固粉细砂推荐采用如下工艺参数：

1）平面上可采用双振冲器或三振冲器组合进行振冲密实，间距2.0～3.0 m；

2）冲水压力宜为100～120 kPa；

3）立面上采用三上三下的成桩工艺，下沉速度宜为1.0～2.0 m/min；

4）在电流升高到规定值后，宜将振冲器先上提 0.5～0.6 m 后，再进行振动，留振时间宜为60～90 s，以后每次提升0.3 m；

5）全深度反复振冲2～3 次，使整个加固体的密实度达到设计要求。

项目实施过程中，根据上述参数进行施工，施工效率约为50～60 m2/h，施工效率较低，不能满足工程进度的要求。海门中天项目针对地基强度要求，选了7 块40 m×40 m 的区域进行了振冲实验，以确定既能满足地基强度要求又能提高施工效率的工艺参数组合，各试验区工艺参数如表3所示。

表3 各试验区振冲工艺参数表

试验结束1 天、3 天、5 天、7 天、10 天、15天后分别采用静力触探检测地基强度，检查结果如表4 所示。

表4 试验区施工后地基承载力对比表

以既能保证满足地基承载要求，又能获得最大施工效率的7 号试验区为例，其施工结束后第7天的静力触探结果见图1。

图1 静力触探试验结果

根据现场实验结果，最终采用四机共振方式，选择表5 中工艺参数组合作为本项目地基处理施工工艺。

表5 实验确定的最优工艺参数

采用上述施工参数，每套振冲设备施工效率可达120～150 m2/h。

4 质量监测

考虑到采用的施工参数存在部分低于规范要求的情况，为确保施工质量满足设计要求，本项目通过定期随机选点进行动力触探、静力触探和载荷板压载试验等多种手段进行检测。根据监测结果，在部分存在淤泥夹层的区域，地基承载力不能满足要求，该位置的检测结果如图2 所示。

图2 存在淤泥位置的检测结果

其中红色圆圈位置为质量不合格孔，黄色圆圈位置为质量可以孔，需要通过载荷板试验再进行验证。根据规范和类似工程施工经验，少量淤泥、流泥等土质短时间内硬化的最佳方案为搅拌固化法，通过拌和石灰实现淤泥、流泥的硬化。

通过加大检测频率、加密检测点布置，在降低部分振冲工艺参数的情况下，保证了短时间内通过无填料振冲法对新近吹填粉细砂场地的地基处理，及时发现不合格位置，通过采用拌和法等作为补充，实现了施工区域全部满足设计承载力的要求，保证了合同工期内高质量、低成本完成地基处理施工。

5 结语

新近吹填粉细砂场地可以采用无填料振冲地基处理工艺，该工艺节省强夯施工所需的降排水工序，既可以节省施工时间又可以节省施工成本。采用无填料振冲工艺处理新近吹填粉细砂场地相比处理粗颗粒土质具有如下特点：

1）采用三机共振或四机共振可有效提高施工效果，条件允许情况下，建议采用四机共振方式；

2）新近吹填粉细砂具备地下水位高的特点，因此振冲施工水压可控制在较低压力，或者干振，以刚好不堵喷水孔最佳；

3）留振时间不宜过长，控制在8～10 s 即可达到较好效果；

4）振冲结束后，地基承载力在7～10 天可达到较大值，之后承载力仅有小幅度增加；

5）处理深度在3.5～6 m 后的新近吹填土，每套设备施工效率可达120～150 m2/h。

为避免部分区域存在淤泥、流泥对施工质量造成影响，在上述施工工艺及参数的基础上，应配合定期的质量监测，并以拌和法作为补充。

根据海门项目施工经验，无填料振冲法可以处理新近吹填粉细砂，且具备工序简单、施工效率高、处理效果好、施工处成本低等优势。同时，为保证施工质量，需在施工过程中加强质量监测。