基于CPT检测法对比强夯与 振冲处理砂土吹填地基效果分析

（中交二航局第一工程有限公司 湖北 武汉 430012）

基于CPT检测法对比强夯与 振冲处理砂土吹填地基效果分析

刘 伟

（中交二航局第一工程有限公司 湖北 武汉 430012）

结合沙特海尔港15-18#泊位港工工程项目地基处理施工，介绍了强夯试夯与振冲实验方案，通过CPT检测法对比强夯与振冲处理沙土吹填地基效果，并对不同区域采用了更经济适用的处理方式，保证了施工质量和进度，同时节省了成本。

强夯；振冲；砂土吹填；CPT检测；数据分析

0.引言

强夯法指为提高软弱地基承载力，用重锤自一定高度下落夯击土层，使地基迅速固结的方法。强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土和黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基，经过处理后的地基既可提高强度、又可降低压缩性，同时还能改善抗震动液化能力【1】地基处理手册（第三版）。施工过程中通过现场试验以确定夯实次数和有效夯实深度，现有经验表明：砂土地基在3000KN.m夯实能量下，一般可获得6～7米的有效夯实深度【2】建筑地基处理技术规范。

振冲法指为提高地基承载力，利用振冲器的强力振动和高压水冲加固土体的方法。振冲法适用于处理各类可液化土，以及碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土、湿陷性土等地基，采用振冲法地基处理技术，可以达到提高地基承载力、减小建（构）筑物地基沉降量、提高土石坝（堤）体及地基的稳定性、消除地基液化的目的【1】地基处理手册（第三版）。

现场试验研究具有检验地基处理适用性和加固效果、优化施工参数、改进施工工艺和直接指导施工的优点。我们在沙特达曼市某工程吹填砂土地基上两个代表性区域进行了3000KN.m强夯法试验和无填料振冲法试验，并基于CPT检测数据进行对比分析，结果显示两种地基处理方法均能很好的处理吹填砂土地基，试验成果直接应用于该工程的大面积地基处理。

1.工程概况

沙特海尔港15#~18#泊位港工工程项目位于沙特东侧海岸线的Ras Al Khair半岛，一期扎瓦尔港1#~3#泊位以东，距沙特境内现有朱拜勒商业港约80km。，海岸陆域地面高程为海拔6.55~1.21 mLAT，滨海岸线为平缓砂质地貌。全港区陆域均以大型绞吸式挖泥船通过水力吹填造地形成，造地面积约22万m2，回填深度从5.5~9.5 m。吹填造地回填区总平面布置见图1。

图1 吹填砂土地基总平面图

吹填砂土场区地层主要为吹填砂、中粗砂、含砾块中粗砂、珊瑚砂。根据地基处理设计要求，本次地基处理吹填砂层。

表1 地层情况表表

2.强夯试夯方案

2.1试夯目的

（1）检验地基强夯后有效加固深度及干密度是否满足设计要求。

（2）检验地基强夯后地基承载力及静力触探qc值是否达到设计要求。

（3）通过试验，为设计优化提供依据，从而确定强夯的施工遍数、布点间距以及单点最佳夯击击数等施工参数。

2.2试夯技术要求

（1）强夯能级：3000KN.m。

（2）强夯地基处理目标：加固深度内静力触探qc值超过7.5MPa；处理深度约为5.5m～7.7m；干密度在+0.0m～+3.0m标高达到最大干密度95%以上。

2.3试夯区范围

在施工场地内选有代表性地段，试夯区范围暂定为20m×20m，施工面积400m2。

2.4试夯施工参数

试夯能级3000kN.m，施工共分两遍进行，一遍点夯、一遍满夯的夯击方式，夯点间距4.0m×5.0m。第一遍点夯，夯击能3000kN.m，每点夯击8击；第二遍为满夯，夯击能1500kN.m，锤印彼此搭接，搭接范围宜为1/4锤径，满夯击数不低于2击。

试夯区夯点布置图如下：

图2 试夯区夯点布置示意图

2.5试夯施工程序

试夯施工主要程序如下：

图3 强夯施工工艺流程图

3.振冲实验方案

3.1振冲实验目的

（1）检验振冲处理后有效加固情况及干密度是否满足设计要求。

（2）检验地基振冲处理后地基承载力及静力触探qc值是否达到设计要求。

（3）通过试验，为设计优化提供依据，从而确定振冲的振点布局、点距、密实电流、留振时间等各种施工技术参数。

3.2振冲实验技术要求

加固深度内静力触探Qc值超过7.5mpa；处理深度约为8m～9m；干密度在处理地表1.5m以下达到最大干密度95%以上。

3.3振冲试验施工范围

本工程振冲密实地基处理面积87000m2，在大面积进行振冲密实施工前，选取约600m2进行振冲密实试验施工。

3.4技术参数设定

（1）水源控制在振冲器的孔端喷出0.2~0.6mpa，电源控制在380±20V；

（2）密实电流为80~95A，要求稳定电流值超过规定的密实电流值；

（3）下沉孔速度控制在8m~10m/Min；

（4）孔位正三角形布置，间距3m；

（5）留振时间取12~18s。

3.5试验施工工艺流程

图4 振冲试验施工工艺流程图

4.CPT检测

4.1 CPT检测原理与作用

静力触探试验指通过一定的机械装置，将一定规格的金属探头用静力压人土层中，同时用传感器或直接量测仪表测试土层对触探头的贯入阻力，以此来判断、分析、确定地基土的物理力学性质。根据试验结果绘制比贯入阻力-深度关系曲线。由静力触探成果可划分土层界线、评定地基土的强度参数、评定土的变形参数、评定地基土的承载力、预估单桩承载力。

4.2静力触探测试目的与装置

（1）试验目的静力触探试验主要用于确定有效加固深度、划分土层、估算地基土的物理力学指标参数、评定地基土的承载力、估算单桩承载力等。

（2）试验装置静力触探试验主要设备为静力触探仪，其由贯人装置（包括反力装置）、传动系统和量测系统三部分组成。主要由顶柱、电阻应变片、传感器、密封垫圈套、四芯电缆、外套筒组成。

4.3静力触探工作量

强夯试验区检测深度为10m，检测点数2点，总检测深度20m；振冲试验区域检测深度约为10m，检测点数2点，检测深度20m。总检测点数为4点，总检测深度40m。

4.4静力触探提交结果

提交比贯入阻力-深度关系曲线，同夯前进行对比，确定有效加固深度。

5.地基处理效果分析

采取强夯和振冲地基处理后，地基承载能力得到有效的提高。对比典型区域地基处理前后的检测值，地表以下1.5 m深度范围内比较松散，1.5m以下至设计海平面深度范围由于吹填过程中土颗粒沉积密实效果较好，CPT检测锥端阻力基本达到或超过7.5 MPa；海平面以下至原海床面深度范围，由于吹填时颗粒处于海水悬浮状态自然沉积，密实度比较差，锥端阻力普遍低于7.5 MPa；局部回填区在海床硬壳层以上有1层小于1 m厚度的软弱夹层，CPT检测值很低，大部分小于3.0 MPa；当探头达到硬壳层时，锥尖阻力突然增大到10 MPa以上，局部达到20 MPa。通过采取地基处理之后，在吹填形成的深度范围内CPT值普遍有提高，这种提高对地基的后期沉降起到较好的降低作用。两种方法处理前后CPT检测结果的典型对比曲线见图5，随着原海底基床的高程不同，CPT检测结果呈现基本相同的分布规律。

图5 -1强夯前后CPT数据对比图

图5 -2振冲前后CPT数据对比图

5.结语

（1）通过绞吸式挖泥船水力吹填形成的陆域，尽管在吹填过程中存在分层沉积和自密实效果，但由于吹填深度、后期整平扰动等因素，其地基承载能力一般较难达到设计要求，需要进行地基加固处理，采用强夯和振冲处理方法可以有效地改善地基工程性能，以保证处理后的地基强度、变形、地基均匀性满足后期使用要求。

（2）对于处理面积大、地质分布不均匀的场地选取典型区域进行试验处理，并根据试验处理效果制定技术可行、经济合理的施工方案能有效提高工程效率，节省成本。

（3）强夯法在处理分布均匀的吹填砂地基是可行的，且施工工序简单，易于流水作业；振冲处理对沙土地基处理效果明显，尤其是地基含淤泥质层时能有效提高地基承载力和减小沉降。考虑成本因素可根据实际处理要求综合两种方法对不同地质、不同地基要求的区域分别采用。

[1]郑颖人陆新李学志冯遗兴.强夯加固软粘土地基的理论与工艺研究 [J]. 岩土工程学报, 2000,(1)

[2]周健贾敏才池永.无填料振冲法加固粉细砂地基试验研究及应用 [J]. 岩石力学与工程学报, 2003,(8)

[3]李井春.粉细砂及流泥夹层软基上无填料振冲工艺处理技术研究 [J]. 铁道建筑技术, 2016,(10) .

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1007-6344（2017）06-0020-02