朱子文

（中交四航局第五工程有限公司，福建 福州 350003）

1 工程概況

1.1 振沖密實(shí)工程項(xiàng)目及部位

該工程為廈門(mén)港嵩嶼港區(qū)二期岸壁工程B標(biāo)段工程項(xiàng)目，為10萬(wàn)噸級(jí)集裝箱碼頭，其碼頭主體結(jié)構(gòu)為2 653 t重力式沉箱結(jié)構(gòu)，碼頭后方采用將淤泥清除干凈后全部回填中粗砂置換的方式，因此，后方地基回填砂需作振沖密實(shí)處理，以達(dá)到地基處理要求。

1.2 回填砂性質(zhì)

碼頭后方回填砂是由皮帶運(yùn)砂船乘高潮拋填，并于低潮時(shí)使用推土機(jī)、裝載機(jī)等機(jī)械推平、堆高至設(shè)計(jì)標(biāo)高而形成的。回填砂為中粗砂，含泥量＜3%，φ≥30°。

1.3 振沖密實(shí)處理范圍及規(guī)模

振沖密實(shí)處理范圍為長(zhǎng)約600 m，寬約340 m，總面積約204 000 m2，設(shè)計(jì)有效振沖深度約20 m，即由-12.6 m至+7.4 m。但考慮振沖處理密實(shí)后砂面沉降，且為保證砂基表層密實(shí)效果，根據(jù)以往類似砂基密實(shí)處理經(jīng)驗(yàn)，將回填砂面標(biāo)高提高了0.6 m，故實(shí)際振沖深度達(dá)20.6 m。振沖深度小于20 m的按砂層實(shí)際深度處理。

1.4 振沖密實(shí)處理的設(shè)計(jì)要求

設(shè)計(jì)要求在振沖密實(shí)砂施工完成后兩個(gè)星期進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)CPT靜力觸探（連續(xù)測(cè)）、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（沿深度方向每2.0 m進(jìn)行1次）檢驗(yàn)回填砂振沖加固處理效果，要求回填砂錐尖阻力≥6 MPa、平均標(biāo)貫擊數(shù)≥20擊（淺層3 m≥18擊），最低標(biāo)貫擊數(shù)不小于15擊（且不超過(guò)5%），以達(dá)到后方堆場(chǎng)承載力要求。檢驗(yàn)點(diǎn)數(shù)：標(biāo)貫檢驗(yàn)按300個(gè)振沖點(diǎn)選擇1個(gè)孔；靜力觸探按5個(gè)標(biāo)貫試驗(yàn)選擇1個(gè)孔。

2 振沖設(shè)備選擇

根據(jù)回填砂性質(zhì)及振沖密實(shí)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合以往類似工程經(jīng)驗(yàn)，選用了ZCQ-100大功率振沖器及相匹配的水泵，水壓為400～600 kPa，水量為200～400 L/min，揚(yáng)程可達(dá)108 m。采用50 t履帶吊起吊振沖設(shè)備進(jìn)行施工，振沖管長(zhǎng)22 m，200 kW發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電施工。振沖器技術(shù)性能參數(shù)見(jiàn)表1所示。

表1 ZCQ-100型振動(dòng)器技術(shù)參數(shù)表Table 1 Technical parameters of ZCQ-100 vibrator

3 試驗(yàn)段施工

按規(guī)范規(guī)定，正式施工前必須進(jìn)行試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)，選擇合理的振點(diǎn)布局、點(diǎn)距、振密電流、留振時(shí)間等各種施工技術(shù)參數(shù)；同時(shí)檢驗(yàn)施工機(jī)具的性能及適應(yīng)性。振沖試驗(yàn)區(qū)選擇2.5 m、3 m、3.5 m三種間距，如圖1所示，面積約4 590 m2，按等邊三角形布置振點(diǎn)。

圖1 振沖試驗(yàn)區(qū)域布置圖Fig.1 Layout of the vibro test area

3.1 振沖點(diǎn)布置

振沖點(diǎn)按等邊三角形布置，并在每個(gè)點(diǎn)的位置上做上標(biāo)記。

3.2 振沖工藝流程

①清理、平整布置場(chǎng)地→②施工機(jī)具就位，振沖器對(duì)準(zhǔn)樁位→③振沖成孔，造孔速率為8～10 m/min→④振沖器到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，留振30 s→⑤利用振沖器的強(qiáng)力振沖和噴水，使孔內(nèi)振沖器周圍和上部砂土逐漸塌陷，并被振密→⑥上提振沖器（每次上提高度為0.5 m），并保持留振30 s→⑦按上述5、6步驟反復(fù)由下至上逐段振密至設(shè)計(jì)標(biāo)高→⑧二次成孔至設(shè)計(jì)深度→⑨二次振沖至地面，完成。

3.3 振密控制電流

注意觀察振沖電流變化，每提一次振沖器，一般密實(shí)電流應(yīng)超過(guò)空載電流25 A以上，表示該深度砂已振密，本工程振密電流100～120 A左右。

3.4 振沖后砂基檢測(cè)

3.4.1 檢測(cè)點(diǎn)

本工程根據(jù)檢測(cè)要求及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況檢測(cè)點(diǎn)如圖2所示。標(biāo)貫檢測(cè)點(diǎn)ZK1～ZK7共7個(gè)點(diǎn)；靜力觸探檢測(cè)點(diǎn)JT1～JT7共7個(gè)點(diǎn)。

圖2 振沖試驗(yàn)區(qū)域檢測(cè)點(diǎn)位置圖Fig.2 Location plan of thetest pointsof vibro test area

3.4.2 試驗(yàn)檢測(cè)

1） 標(biāo)貫檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)區(qū)標(biāo)貫檢測(cè)數(shù)據(jù)表Table 2 Standard penetration test data of the test area

2）靜力觸探檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 試驗(yàn)區(qū)靜力觸探檢測(cè)數(shù)據(jù)表Table 3 Cone penetration test data of thetest area

3.5 試驗(yàn)段結(jié)論

陸上振沖砂2.5 m間距的鉆孔平均標(biāo)貫為22.8擊，平均靜力觸探為8.85 MPa；3 m間距的鉆孔平均標(biāo)貫為23.2擊，平均靜力觸探8.58 MPa；3.5 m間距的鉆孔平均標(biāo)貫為24.3擊，平均靜力觸探7.71 MPa，均滿足設(shè)計(jì)要求。

通過(guò)對(duì)比分析，2.5 m施工間距重復(fù)密實(shí)區(qū)域過(guò)多，振沖速度較慢，存在個(gè)別孔無(wú)法振沖至設(shè)計(jì)深度；3 m施工間距各項(xiàng)參數(shù)基本與設(shè)計(jì)要求吻合；3.5 m施工間距留振時(shí)間較長(zhǎng)才能達(dá)到密實(shí)電流，振沖密實(shí)質(zhì)量較難控制。

因此，本工程振沖砂密實(shí)均選取3 m孔距為施工間距；振沖器空載電流為70～80 A，密實(shí)電流為100 A以上；留振時(shí)間在20 s后電流基本無(wú)變化，留振時(shí)間控制在20～30 s。

4 正式施工存在問(wèn)題及說(shuō)明

試驗(yàn)段完成后，得出技術(shù)參數(shù)的基本結(jié)論，以指導(dǎo)正式施工。但試驗(yàn)段施工是短暫施工過(guò)程，在正式施工中還遇到以下問(wèn)題。

4.1 密實(shí)電流及留振時(shí)間

密實(shí)電流可以反映砂基加固的密實(shí)程度，在試驗(yàn)確定電流值后須嚴(yán)格按照密實(shí)電流值控制，在施工中要避免將瞬時(shí)電流誤作密實(shí)電流而過(guò)早提升振沖器；另外留振時(shí)間要控制到位，本工程控制在20～30 s，時(shí)間過(guò)短，則砂層未密實(shí)。密實(shí)電流及留振時(shí)間兩者是密切關(guān)聯(lián)的，在留振時(shí)間內(nèi)關(guān)注密實(shí)電流變化，電流變化基本穩(wěn)定則密實(shí)效果較好。

4.2 振沖貫入困難

在振沖過(guò)程中經(jīng)常遇到振沖10～15 m左右即出現(xiàn)停滯不前的現(xiàn)象，電流驟升，貫入困難。經(jīng)多次觀察，發(fā)現(xiàn)振沖器在表層干燥、濕度不飽和的砂層中作業(yè)，水向下沖射時(shí)，水向孔壁四周滲透較快，在一定深度就已耗盡，沒(méi)有水力的沖切，單純依靠振沖器的激振力作用形成只振無(wú)沖的狀態(tài)，因而難以下沉。對(duì)此可從兩方面加以改進(jìn)，一是乘潮作業(yè)，改變工作時(shí)間，充分利用每天兩個(gè)高潮時(shí)間，每班乘潮作業(yè)有效時(shí)間5～6 h，這樣砂層可以充分被海水浸沒(méi)飽和；二是在振沖器外側(cè)增加沖水管，一般對(duì)稱增加兩根，增加射水強(qiáng)度。經(jīng)改善效果明顯而且振點(diǎn)口徑增大，口徑周圍裂紋增多，砂粒明顯向振點(diǎn)孔內(nèi)塌落，填充擠密，每一振點(diǎn)的作業(yè)時(shí)間相對(duì)縮短，效率增加。

4.3 上拔控制

本工程設(shè)計(jì)是不需填料的，受高壓水的沖擊和振沖器的振動(dòng)形成塌孔自動(dòng)填料，但該部分填料有限，因而在到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)入上拔過(guò)程中要降低水壓，使孔洞能夠充分密實(shí)，一次上拔只是初次密實(shí)，有些地方?jīng)]有形成塌孔，二次上拔一般可不到設(shè)計(jì)標(biāo)高就開(kāi)始上拔，可比設(shè)計(jì)標(biāo)高高1～2 m，但兩次上拔都需要在離地表3 m深度附近進(jìn)行2 min左右的反復(fù)抽插，使其周圍充分坍塌。

5 施工體會(huì)

1） 采用大功率振沖器。在含泥量低的中砂或中粗砂層中，有條件應(yīng)盡量選用大功率振沖器，不僅激振力大，振沖效率高，擠密質(zhì)量可靠，而且作用半徑大，可增大點(diǎn)距，減少振沖點(diǎn)數(shù)，既可以加快工程進(jìn)度，也可進(jìn)一步降低工程成本。

2） 水量和水壓非常重要。本工程利用高潮時(shí)間振沖作業(yè)，并且增加射水管，完全浸水飽和的中粗砂層顆粒比重減小，稍經(jīng)振動(dòng)即可液化，砂土中的粗、中、細(xì)顆粒在水中易于流動(dòng)移位，重新排列組合，孔隙減少。在自行坍塌的基礎(chǔ)上輔以射水，并安排人工用鐵鏟翻動(dòng)充填，可以取得貫入、振密、耗電少、工效快、密實(shí)均勻可靠的效果。

3）密實(shí)電流及留振時(shí)間控制。密切關(guān)注密實(shí)電流變化，嚴(yán)格控制留振時(shí)間。

4） 必要時(shí)加填料。利用不加填料的振沖法進(jìn)行中粗砂的振沖密實(shí)，具有施工簡(jiǎn)便、密實(shí)效果好、能量利用合理、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，能有效提高地基承載力，減少沉降量，增加地基穩(wěn)定性和提高抗液化能力。但是當(dāng)個(gè)別砂層含有淤泥或者淤泥夾層較多時(shí)，將出現(xiàn)不論留振時(shí)間多長(zhǎng)，密實(shí)電流也上不去的問(wèn)題，因此該法受回填砂質(zhì)量的影響較大，在必要時(shí)還是需要增加填料。

5）本工程振沖后平均沉降達(dá)60 cm以上，在施工過(guò)程中由于施工方法的多樣性和砂質(zhì)的不均勻性使得砂的密實(shí)性不均勻，產(chǎn)生振沖前后地表沉降量不均勻是不可避免的。

6 結(jié)語(yǔ)

在重力式碼頭后方基礎(chǔ)處理中，采用大開(kāi)挖清淤后回填砂，再進(jìn)行振沖密實(shí)。本文通過(guò)對(duì)廈門(mén)港嵩嶼港區(qū)二期岸壁工程B標(biāo)段項(xiàng)目的后方陸域振沖密實(shí)砂施工實(shí)踐總結(jié)，介紹了從振沖試驗(yàn)施工開(kāi)始至正式施工的工藝方法以及在施工過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法與體會(huì)，可為同類項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工提供參考。

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