蘇丹港地區(qū)珊瑚礁回填料的加固效果檢測分析*

檀會(huì)春，劉 用

（1.中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，廣東廣州 510230；2.中國港灣工程有限責(zé)任公司，北京 100027）

蘇丹港地區(qū)珊瑚礁回填料的加固效果檢測分析*

檀會(huì)春1，劉 用2

（1.中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，廣東廣州 510230；2.中國港灣工程有限責(zé)任公司，北京 100027）

以蘇丹港新集裝箱碼頭后方堆場地基處理工程作為依托，設(shè)立了珊瑚礁回填料地基加固試驗(yàn)區(qū)，通過現(xiàn)場檢測地基加固前后的物理力學(xué)指標(biāo)，分析振沖碾壓和強(qiáng)夯兩種加固方法對(duì)珊瑚礁回填料的加固效果.從現(xiàn)場試驗(yàn)情況可以得出，珊瑚礁作為堆場回填料，在采用振沖碾壓和強(qiáng)夯兩種方法時(shí)都能夠使地基回彈模量值大幅提高，加固后回彈模量、CBR值、SPT擊數(shù)，500kJ強(qiáng)夯法加固效果均略優(yōu)于振動(dòng)碾壓.

珊瑚礁；回填料；加固；檢測

珊瑚礁回填料在世界沿海珊瑚礁地區(qū)廣泛存在，以珊瑚礁回填料作為地基材料，既能就地取材，節(jié)省建筑材料的運(yùn)輸成本，大大降低工程造價(jià)，又可解決沿海地區(qū)航道疏浚過程中產(chǎn)生的珊瑚礁碎屑廢土堆場問題，緩解砂石資源供應(yīng)緊缺的矛盾，具有顯著的工程和經(jīng)濟(jì)效益.但珊瑚礁回填料屬于一種特殊的巖土材料，具有疏松、多孔隙、可破碎性，壓縮性大，承載力低等特性.必須對(duì)珊瑚礁回填料地基進(jìn)行加固處理，才能確保建筑物基礎(chǔ)使用過程中的安全可靠［1，2］.

1 試驗(yàn)區(qū)兩種加固方法的施工參數(shù)

在碾壓試驗(yàn)區(qū)開展珊瑚礁填料的現(xiàn)場振動(dòng)碾壓典型施工，確定合適碾壓遍數(shù).根據(jù)現(xiàn)場條件確定該填料的碾壓遍數(shù)，選取2塊10m×30m的試驗(yàn)區(qū)域，選取了5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn).現(xiàn)場重型振動(dòng)壓路機(jī)工作質(zhì)量為20t，激振力為240～270kN，頻率28～32HZ，額定功率70～92kW，碾壓速度控制在2～3km／h，不得超過4km／h.

在500kN·m能級(jí)強(qiáng)夯試驗(yàn)區(qū)，錘重180kN，落距20m，強(qiáng)夯施工過程中實(shí)測500kN·m強(qiáng)夯區(qū)域夯坑最大沉降量0.35m，最小沉降量0.10m，場地平均沉降0.20m，單個(gè)夯坑平均夯擊數(shù)12擊.

表1 試驗(yàn)區(qū)500kJ強(qiáng)夯施工參數(shù)

2 珊瑚礁回填料地基加固的現(xiàn)場檢測分析

2.1 回彈模量試驗(yàn)

回彈模量測試方法采用PFWD測試，采用德國Gerhard公司生產(chǎn)的ZFG－02便攜式落錘彎沉儀器，包括：加載設(shè)備、荷載板、集成數(shù)據(jù)記錄和Rs323接口數(shù)據(jù)采集設(shè)備ZS－02.

圖1 PFWD檢測具體流程

圖2 PFWD檢測儀器示意圖

2.1.2 回彈模量檢測結(jié)果及分析

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出，加固后珊瑚礁回填料地基的回彈模量值有較大幅度的提高，表明采用振動(dòng)碾壓法和強(qiáng)夯法加固均可以顯著提高珊瑚礁回填料地基的強(qiáng)度和地基承載能力，由表中的數(shù)據(jù)分析可知，振動(dòng)碾壓法、500kJ強(qiáng)夯法地基加固珊瑚礁回填料試驗(yàn)區(qū)得到的土基回彈模量平均值分別是32.5MPa、36.3MPa，與加固前的地基土回彈模量（約13MPa）相比，土基回彈模量值分別大約提高了250%、280%.兩種加固方法的加固效果，500kJ強(qiáng)夯法優(yōu)于振動(dòng)碾壓法.

表2 回彈模量檢測數(shù)據(jù)

圖3 兩種加固方法地基回彈模量比較

2.2 CBR測試

對(duì)于珊瑚礁回填料堆場而言，地基土以下部位在上部荷載的作用下，不僅存在著整體的變形，即整體沉降，還會(huì)發(fā)生局部剪切破壞變形.當(dāng)局部發(fā)生剪切破壞后，該處會(huì)成為地基的一個(gè)軟弱點(diǎn)，從而可能會(huì)造成地基表面變形、沉陷等病害.因此，通過開展CBR試驗(yàn)研究，可以檢測珊瑚礁填料地基能否滿足上部荷載承載力要求，從而對(duì)珊瑚礁回填料的地基加固提供有益的參考依據(jù).

2.2.1 現(xiàn)場CBR測試儀器和原理

主要儀器：

三是重新定位規(guī)模。未來區(qū)縣職業(yè)教育的中職在校生規(guī)模應(yīng)該與普通高中的在校生規(guī)模大體相當(dāng)，這是我國經(jīng)過反復(fù)論證后提出并多次強(qiáng)調(diào)的重要國策，也是社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)對(duì)人才需求的規(guī)律性要求。

（1）荷載裝置：設(shè)有加勁橫梁的載重汽車，后軸重不小于60kN.

（2）現(xiàn)場測試裝置：由千斤頂、測力計(jì)、球座、貫入桿、荷載板及百分表等組成.

測試原理：

在地基施工現(xiàn)場，用載重汽車作為反力架，通過千斤頂連續(xù)加載，使貫入桿勻速壓入土基.為了模擬路面結(jié)構(gòu)對(duì)土基的附加應(yīng)力，在貫入桿位置安放荷載板.地基土強(qiáng)度越高，貫入量為25mm或50mm的荷載越大，即CBR值越大.

圖4 CBR測試儀器

2.2.2 CBR現(xiàn)場檢測結(jié)果及分析

表3 振動(dòng)碾壓法和500kJ強(qiáng)夯法CBR檢測結(jié)果

從表3可以看出，CBR值受擊實(shí)功的影響也較大，擊實(shí)功越大，壓實(shí)度越大，則CBR值越大.其主要原因是隨著密實(shí)度的增大，顆粒排列更加密集，同時(shí)土體對(duì)儀器的側(cè)壁正應(yīng)力增大，加大了土體側(cè)壁摩擦力，顆粒在外力作用下只有克服其間較大的阻力才可能發(fā)生相對(duì)位移，所以隨著擊實(shí)功的增加，土的密實(shí)度越大，隨之表現(xiàn)出的地基土的強(qiáng)度越大，地基承載力越大，CBR值也自然會(huì)呈增大的趨勢(shì).貫入量相同（5mm）的CBR比較，500kJ強(qiáng)夯法＞振動(dòng)碾壓法.

兩種加固方法條件下，珊瑚礁回填料的CBR值隨加固方法變化的曲線如圖5、6所示.分析可知，在相同的貫入量下，CBR試驗(yàn)所需的壓力500kJ強(qiáng)夯法大于振動(dòng)碾壓法.

圖5 500kJ強(qiáng)夯加固前后CBR

圖6 振動(dòng)碾壓加固前后CBR

2.3 SPT原位測試

2.3.1 SPT現(xiàn)場測試儀器

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)SPT，使用SPT錘將鉆桿底部的對(duì)開管式貫入器打入鉆孔孔底的土中，取得土樣.標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)現(xiàn)場檢測采用的是北京探礦機(jī)械廠生產(chǎn)的150型鉆機(jī)設(shè)備，落錘重63.5±0.5kg，落距76±2cm，鉆桿直徑42mm，采用對(duì)開管貫入器，貫入器長度大于500mm，外徑51mm，內(nèi)徑35mm. 2.3.2 SPT原位測試結(jié)果及分析

分析圖7－10可以看出，在強(qiáng)夯前，由于吹填珊瑚礁回填料的結(jié)構(gòu)比較松散，表層土體的強(qiáng)度都不太高，在表層1.5m范圍內(nèi)土體的標(biāo)貫擊數(shù)普遍小于15擊，但在1.5m以下雖受上覆的珊瑚礁回填料的重量的影響，但其標(biāo)貫擊數(shù)有一定程度的上升，為15～20擊.這也說明珊瑚礁回填料在自重的作用下密實(shí)，其地基土承載力很難達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，所以必須對(duì)珊瑚礁回填料進(jìn)行振動(dòng)碾壓或強(qiáng)夯的處理.從振動(dòng)碾壓法加固前、加固后的對(duì)比曲線可以看出，深度0.5米處，加固前其標(biāo)貫擊數(shù)為12～15擊，加固后標(biāo)貫擊數(shù)42～45擊；深度大約1.0米處，加固前為標(biāo)貫擊數(shù)15～20擊，加固后標(biāo)貫擊數(shù)16～20擊；標(biāo)貫擊數(shù)隨著深度的增加迅速減少，若采用振動(dòng)碾壓法加固珊瑚礁回填料，其處理深度非常有限，僅在0.5m左右.將500kJ強(qiáng)夯法夯前、夯后標(biāo)貫擊數(shù)和振動(dòng)碾壓法相比較，深度大約0.5m處，加固前其標(biāo)貫擊數(shù)為9～10擊，500kJ強(qiáng)夯加固后，其標(biāo)貫擊數(shù)為38～39擊，深度大約1.5米處，加固前為標(biāo)貫擊數(shù)15～16擊，加固后標(biāo)貫擊數(shù)25～28擊［3，4］.

圖7 振動(dòng)碾壓－1加固前后的SPT擊數(shù)曲線

圖8 振動(dòng)碾壓－2加固前后的SPT擊數(shù)曲線

圖9 500kJ－1加固前后的SPT擊數(shù)曲線

圖10 500kJ－2加固前后的SPT擊數(shù)曲線

分析圖11、12可以得出，振動(dòng)碾壓法和500kJ強(qiáng)夯法相比，500kJ強(qiáng)夯加固地基的處理深度較大，比振動(dòng)碾壓法加固的深度多1.5m左右.可以得出：振動(dòng)碾壓法和強(qiáng)夯法比較，振動(dòng)碾壓法只是適合加固表層的珊瑚礁回填料，其加固深度相當(dāng)有限，當(dāng)下臥層地基土的承載力較大時(shí)，加固的深度較小時(shí)（一般小于0.5m），可以考慮用此方法加固珊瑚礁回填料.500kJ強(qiáng)夯加固地基由于夯擊能較小，加固的深度效果和深度也比較有限，其加固的效果略好于振動(dòng)碾壓法，加固的有效深度大于振動(dòng)碾壓法.兩種加固方法加固效果相比較：500kJ強(qiáng)夯加固效果優(yōu)于振動(dòng)碾壓法.量、現(xiàn)場CBR試驗(yàn)、SPT原位測試，可以得到如下結(jié)論：

圖11 振動(dòng)碾壓加固前后的SPT擊數(shù)增量曲線

圖12 500kJ強(qiáng)夯加固前后的SPT擊數(shù)增量曲線

（1）在不同加固方法下，珊瑚礁回填料地基土回彈模量值均有較大幅度的提高.與加固前地基土回彈模量（大約13MPa）相比，經(jīng)過振動(dòng)碾壓法、500kJ強(qiáng)夯加固后回彈模量分別是32.5MPa、36.3MPa，其值分別提高了大約250%、280%.

（2）珊瑚礁回填料現(xiàn)場CBR檢測可知，土的壓實(shí)度越大，表現(xiàn)出的地基的強(qiáng)度越大，CBR值也呈增大的趨勢(shì).根據(jù)貫入量5mm的現(xiàn)場CBR檢測結(jié)果，與珊瑚礁回填料加固前相比，振動(dòng)碾壓法CBR值提高了216%，500kJ強(qiáng)夯加固CBR值提高了277%.

（3）從SPT檢測數(shù)據(jù)可知，采用振動(dòng)碾壓法加固珊瑚礁回填料，其處理有效深度較小，僅0.5m左右.在深度大約0.5m內(nèi)，加固前其標(biāo)貫擊數(shù)為12～15擊，加固后標(biāo)貫擊數(shù)42～45擊；500kJ強(qiáng)夯法加固效果比振動(dòng)碾壓法稍好，500kJ強(qiáng)夯加固地基的處理深度大約為2.0m，深度大約0.5m處，加固前其標(biāo)貫擊數(shù)為9～10擊，500kJ強(qiáng)夯加固后，其標(biāo)貫擊數(shù)為38～39擊.

［1］蔡澤明，羅新華.蘇丹薩瓦金港工程地質(zhì)勘察報(bào)告［R］.廣州：中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，2006.

［2］梁文成.蘇丹珊瑚礁灰?guī)r地區(qū)地質(zhì)勘察總結(jié)［J］.水運(yùn)工程，2009，（7）：151－153.

［3］中華人民共和國交通部.JTS147－1－2010港口工程地基規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2010.

［4］賀迎喜，王偉智，邱青長.紅海地區(qū)珊瑚礁吹填料的壓實(shí)效果研究與分析［J］.水運(yùn)工程，2010，（10）：82－87.

3 結(jié)論

通過對(duì)珊瑚礁回填料在加固前、加固后進(jìn)行了回彈模

（責(zé)任編校：晴川）

Analysis on Detection Results of Consolidation Effects of the Coral Reef as Back－filled Stuffing in Port Sudan Area

TAN Huichun1，LIU Yong2
（1.CCCC－FHDIEngineering Co.，Ltd.，Guangzhou Guangdong 510230，China；2.China Harbour Engineering Company Ltd.，Beijing 100027，China）

On the ground of the treatment projectof stacking－yard of new container at Port Sudan，an experimental area for consolidation of the coral reef as back－filled stuffingwas setup.The paper analyzes the testing data of physical-mechanical characters before and after ground consolidation of two compaction methods of vibroflotation and dynamic.It is indicated that the elastic modulus of ground after compaction have rapidly increase，and results of elasticmodulus＼CBR＼SPT show that the dynamic compaction（500kJ）is better than the vibroflotation compaction.

coral reef；back－filled stuffing；consolidation；detection

TU47

A

1008－4681（2014）05－0034－04

2014－07－11

檀會(huì)春（1985－），女，黑龍江綏化人，中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司助理工程師，碩士.研究方向：港口航道與海岸工程.