某吹填區(qū)域改變場地類別及降低地基土液化等級方法的探討

連相照，李洪春，張亞剛，李東科

（山東正元建設(shè)工程有限責(zé)任公司，山東濟(jì)南250101）

某吹填區(qū)域改變場地類別及降低地基土液化等級方法的探討

連相照*，李洪春，張亞剛，李東科

（山東正元建設(shè)工程有限責(zé)任公司，山東濟(jì)南250101）

濰坊經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)北部沿海吹填區(qū)域為近2年內(nèi)人工吹填而成，以粉土為主，局部夾粉砂夾層或透鏡體，為改變場地類別，消除或降低地基液化等級，降低后期地基處理和建筑施工的工程費(fèi)用，通過無填料振沖法、挖溝降排水以及低能量的強(qiáng)夯等措施，改變振沖影響范圍內(nèi)的地基土物理力學(xué)性質(zhì)，以達(dá)到上述效果，并能大面積地推廣使用。

吹填區(qū)域；地基液化等級；場地類別；無填料振沖法；降排水；強(qiáng)夯；推廣使用

1　概述

濰坊濱海經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)某辦公樓工程場地位于濰坊森達(dá)美港中港區(qū)，濰坊沿海防護(hù)堤一期工程南側(cè)，彌河以東。建筑面積41600m2，建筑物長、寬分別為69.5m× 18.6m，鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)。為改變場地類別及降低地基土液化等級，欲對場區(qū)進(jìn)行無填料振沖預(yù)處理，輔以挖溝降排水以及低能量的強(qiáng)夯等措施。

2　場地地質(zhì)條件

2.1地形、地貌

場區(qū)地形較平坦，孔口高程3.42～3.52m。主地貌單元屬濱海潮間帶區(qū)，地表為沖填土。

2.2場地地層結(jié)構(gòu)及其物理力學(xué)性質(zhì)

場區(qū)揭露地層為沖填土、粉土、粉質(zhì)粘土，分述如下：

①層沖填土：褐黃色-灰褐色，濕，為近5年內(nèi)人工吹填而成，稍密，以粉土為主，局部含粉砂、粉質(zhì)粘土夾層。場區(qū)普遍分布，厚度：6.00～7.50m，平均6.78m；層底標(biāo)高：-4.05～-2.50m，平均-3.30m；層底埋深：6.00～7.50m，平均6.78m。標(biāo)貫擊數(shù)3～9擊，平均5.5擊。其物性見表1：

表1　物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計表

②層粉土：黑色-灰黑色，濕-很濕，稍密-中密，具有粉砂性，微臭味，含有少量有機(jī)質(zhì)，該層局部與粉砂、粉質(zhì)粘土呈千層餅狀互層，搖振反應(yīng)中等—迅速，切面無光澤，干強(qiáng)度、韌性低。場區(qū)普遍分布，厚度：1.50～3.00m，平均2.41m；層底標(biāo)高：-6.08～-5.20m，平均-5.71m；層底埋深：8.70～9.50m，平均9.19m。標(biāo)貫擊數(shù)5～13擊，平均7.7擊。其物性見表2：

表2　物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計表

③層粉土：灰色，濕-很濕，稍密-中密，微臭味，含貝殼碎屑，該層局部與粉砂、粉質(zhì)粘土呈千層餅狀互層，搖振反應(yīng)中等—迅速，切面無光澤，干強(qiáng)度、韌性低。場區(qū)普遍分布，厚度：5.20～5.90m，平均5.55m；層底標(biāo)高：-11.10～-10.95m，平均-11.03m；層底埋深：14.40～14.60m，平均14.50m。標(biāo)貫擊數(shù)5～24擊，平均10.3擊。其物性見表3：

表3　物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計表

④層粉質(zhì)粘土：灰黑色-灰褐色，可塑，局部夾黃色條紋，土質(zhì)不均，局部夾粉土薄層，無搖振反應(yīng)，切面稍有光澤，干強(qiáng)度、韌性中等。場區(qū)普遍分布，厚度：3.00～3.40m，平 均 3.20m；層 底 標(biāo) 高：-14.35～-14.10m，平均-14.23m；層底埋深：17.60～17.80m，平均17.70m。

⑤層粉質(zhì)粘土：黃褐色，可塑，土質(zhì)不均，見少量氧化物條紋，切面稍有光澤，干強(qiáng)度、韌性中等。該層未揭穿，最大揭露厚度為3.40m。

2.3場區(qū)20m深度范圍內(nèi)波速測試

等效剪切波波速為：Vse=126.25m/s，Vse= 127.38m/s，Vse=125.64m/s，平均值為126.42m/s，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2010）第4.1.3和4.1.6條判定，波速值所代表的場地土類型為軟弱地基土，代表的場地類型為Ⅳ類場地。

2.4液化指數(shù)及等級

場地液化指數(shù)為IL=7.8～12.3，屬中等液化。

3　無填料振沖密實方法

為提高場區(qū)場地類別，降低地基土液化等級，根據(jù)場區(qū)地層結(jié)構(gòu)及物理力學(xué)性質(zhì)，采用了無填料振沖密實方法對場區(qū)進(jìn)行預(yù)處理。

（1）施工前選取試驗區(qū)進(jìn)行典型施工，確定相應(yīng)施工參數(shù)及處理效果。

（2）施工工藝：

①采用75kW振沖器，采用三點(diǎn)共振法施工；

②樁點(diǎn)布置：間距2.6m，正三角形布置；

③振沖3次（3次下沉，3次提升）；

④初擬水壓控制在0.2～0.6MPa，水量宜為200～400L/min，造孔速度宜為8～10m/min，提升間距：每段提升高度為0.5m；最終施工參數(shù)需經(jīng)典型施工驗證后確定；

⑤樁位偏差小于200mm，孔深偏差小于±200mm.

（3）振沖施工

①振沖施工的參數(shù)如下：

a采用75kW振沖器，采用三點(diǎn)共振法施工；

b振沖間距：場區(qū)2.6m；

c振沖點(diǎn)布置：等邊三角形；

d下沉和上提速度：8～10m/min；

e水壓：初步設(shè)計水壓控制0.2～0.6MPa；

f水量：水量宜為200～400L/min；

g提升間距：每段提升高度0.5m。

②成樁：

a慢速振沖下沉至樁底，留振60s；

b慢速振沖上拔至孔口處，留振120s；

c慢速振沖下沉至樁底以上0.5m處，留振30s；

d慢速振沖上拔0.5m，留振10s；

e依此類推，每段上拔0.5m，每段留振10s；

f直至孔口處，再留振60s；

g再次振沖至樁底以上1.0m，留振20s；

h慢速振沖上拔0.5m，留振10s；

i以此類推至孔口，每段上拔0.5m，留振10s；

j成樁結(jié)束，關(guān)閉水泵及振沖器，移至下一根樁；

k樁位偏差200mm，孔深偏差小于±200mm。

（4）振沖操作程序：

①移機(jī)使振沖器對準(zhǔn)振點(diǎn)；

②啟動水泵開始射水；

③啟動振沖器，以大約每分鐘8～10m的下沉速度貫入砂土層，直達(dá)設(shè)計處理深度；

④按照上述振沖留振時間進(jìn)行振沖施工。

⑤一點(diǎn)振沖完畢，關(guān)機(jī)停水，移動振沖器對準(zhǔn)新點(diǎn)；

⑥重復(fù)以上程序，周而復(fù)始。

（5）強(qiáng)夯施工：振沖完成后場地按設(shè)計要求坡度整平，滿夯2遍，總擊數(shù)不小于5擊，采用夯擊能為1000kN·m。之后用振動力200kN振動壓路機(jī)碾壓3～5遍。

（6）振沖樁樁位布置示意圖（圖1）

圖1　振沖樁樁位布置示意圖（單位：mm）

4　無填料振沖處理前后土層數(shù)據(jù)對比

通過后期對場區(qū)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入以及波速測試，吹填土以及下臥層粉土一定深度范圍內(nèi)的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)均有不同程度的改善。

（1）振沖處理前后沖填土土層數(shù)據(jù)對比見表4。

表4　振沖處理前后沖填土土層數(shù)據(jù)對比表

（2）場區(qū)20m深度范圍內(nèi)波速測試：20m深度范圍內(nèi)土層的等效剪切波速范圍值為151.6～156.9m/s，平均值為154.3m/s，波速值所代表的場地土類型為中軟地基土，建筑場地類別為Ⅲ類。

（3）液化指數(shù)及等級：振沖處理后液化指數(shù)為IL= 3.3～4.1，屬輕微液化等級。

5　處理前后結(jié)果分析

5.1場地類別

場地類別Ⅳ類場地提高為Ⅲ類。

5.2地基處理深度內(nèi)土層液化情況

（1）通過標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗液化判別表，振沖處理0～3.0m消除液化效果較好，實測標(biāo)貫擊數(shù)N/臨界標(biāo)貫擊數(shù)Ncr為0.58～2.69；8個孔判別孔24個液化判別點(diǎn)僅有5個點(diǎn)存在液化，N/Ncr=0.58～0.81，平均0.71；其余19個液化判別點(diǎn)N/Ncr＞1.0，表示不液化。

（2）在3.0～8.0m實測標(biāo)貫擊數(shù)N/臨界標(biāo)貫擊數(shù)Ncr為0.44～1.25；8個孔判別孔40個液化判別點(diǎn)有22個點(diǎn)存在液化，N/Ncr=0.44～0.97，平均0.75；其余18個液化判別點(diǎn)N/Ncr＞1.0或粘粒含量＞10.0，表示不液化。

6　結(jié)論與建議

（1）對于以粉土、粉砂為主的沖填土，適宜采用無填料振沖密實方法進(jìn)行預(yù)處理，效果較為顯著。

（2）處理后的擬建辦公樓場地類別由Ⅳ類場地調(diào)整為Ⅲ類。

（3）處理后的擬建辦公樓場地地基土液化等級由中等液化降低為輕微液化。

（6）根據(jù)N/Ncr的比值對樁周摩阻力進(jìn)行液化折減。

（5）通過振沖處理，很大程度上改變振沖影響范圍內(nèi)的地基土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，達(dá)到了預(yù)期效果，此工藝在濰坊濱海沿海區(qū)域首次引進(jìn)，類似地層可推廣使用。

（6）振沖處理后若采用輕型井點(diǎn)降水，可加快超孔隙水壓力的消散，更能提高土層的固結(jié)速度和密實度。

［1］戚秀蓮，周健.無填料振沖處理法加固粉細(xì)砂地基的試驗研究及應(yīng)用［J］.港工技術(shù)，2012（6）.

［2］石積德，白濤，王毅紅.無填料振沖法在粉細(xì)砂地基加固中的應(yīng)用［J］.路基工程，2008（5）.

［3］肖黎明，劉興，徐陽.無填料振沖處理法處理新近吹填粉細(xì)砂地基的工程應(yīng)用［J］.探礦工程，2012，39（2）.

［4］JGJ79-2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范［S］.中國建筑工業(yè)出版社.

［5］聶慶科，李華偉.新近吹填土地基處理新技術(shù)及工程實踐［M］.中國建筑工業(yè)出版社.

TU44

A

1004-5716（2016）03-0019-04

2015-12-15

2015-12-17

連相照（1968-），男（漢族），山東泰安人，高級工程師，現(xiàn)從事巖土工程管理工作。