郑 乾 王 春 高向阳

(东营勘察测绘院，山东 东营 257000)

机械振密法处理沿海大面积吹填砂性土研究

郑 乾 王 春 高向阳

(东营勘察测绘院，山东 东营 257000)

结合工程实例，对机械振密法施工工艺做了介绍，同时利用浅层平板载荷试验和原位试验对机械振密法的加固效果进行了研究分析，得出了该方法可以明显提升地基承载力的结论，并综合比较了机械振密法在各个方面相比其他传统方法的优越性，突出了该方法的实用、性价比高的特点。

机械振密法，浅层平板载荷试验，原位试验，地基承载力

0 引言

随着我国经济的快速发展，沿海城市建设规模的不断扩大，吹填土区域也越来越多被开发利用进行基础设施建设。吹填土是在整治和疏通江河行道时，用挖泥船和泥浆泵把江河和港口底部的泥砂通过水力吹填而形成的沉积土。吹填土具有“三高一低”的特点，即天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低[1]，在利用前需对该种土质进行地基处理。目前吹填土处理方法按加固机理主要有在建立良好排水路径的基础上，通过夯实挤压等物理方式使土体内产生压差，进而加速固结排水，如强夯法[2]、高真空击密法[3-5]、堆载预压法等；不同的处理方法实质上都是通过采取一定的措施使土体内产生压力差并建立良好的排水边界来实现对软弱土体的加固，但不同的处理方法之间有各自的局限性。采用强夯法进行地基处理，虽然成本较低，加固工期较短，但使用时必须解决好孔隙水的排出和超孔隙水压力消散的问题，否则强夯能量易被孔隙水吸收从而起不到加固作用，甚至会破坏土体结构，形成“橡皮土”；堆载预压法主要特点是成本较低，但加固工期较长且土方需求量较大；高真空击密法采用真空井点降水加强夯的施工工艺，解决了强夯过程中地下水的排出问题，对地基加固效果明显，适用范围较广，加固工期较短，是目前软土地基加固中相对加固成本较低，效果显著的方法之一。机械振密法是通过机械振动使吹填砂土发生液化，再通过排水通道将土体中的水排出，使其地基承载力得以较大提高，该种方法不仅施工成本低而且加固效果好，是一种新型软土地基处理方式。本文结合东营港经济技术开发区某小区的软弱地基加固工程，对该种工法的效果进一步研究，研究结果可为今后类似地基的处理提供参考。

1 工程概况与加固方案

1.1 概况

拟建小区占地面积99 834 m2，经现场勘察，拟建场地吹填土普遍存在，其厚度为2.9 m～4.0 m，吹填部分以粉细砂为主，夹层状粉质粘土薄层，土质松散且不均匀，部分区域呈淤泥质粘土夹粉土。由于吹填土沉积时间较短，属欠固土，在动力作用下极易产生液化及沉降，影响工程机械进场及后续施工，需进行地基处理。由于该场地特殊地质条件，技术难度较大，一般性方法很难达到预期加固效果，通过对多种技术方案的对比论证，从经济性、安全性、工期等多方面考虑，决定采用明沟排水结合机械振密的动力固结方法对其进行加固。

1.2 加固方案

第一步，场地排水。

机械设备进场前，在机械可施工范围内开挖集水坑将表面水引排。采用履带板宽度大于1 000 mm的湿地推土机在场地上推出浅沟(如图1所示)。

第二步，机械设备碾压。

场地经过排水后，机械设备能进场作业时，调用同型号推土机进行场地碾压，目的是通过压缩和振动作用使浅层冲填土发生液化。经2遍～3遍碾压后，有明显的地面沉降，表层吹填土承载力有所提升(如图2，图3所示)。

第三步，开挖排水沟。待挖掘机能够进入场地时，采用履带板宽度不小于800 mm的湿地型挖掘机进行挖沟自排(如图4所示)，排水沟宜垂直于推土机推出的浅沟，以形成纵横向排水通道，依据现场填土深度开挖深度，排水沟的开挖深度宜为3 m～4 m。

第四步，机械深层扰动。机械深层扰动是通过挖掘机长臂插入土体中晃动，使较深层的吹填土液化(如图5所示)。因为挠动的范围大，为避免部分区域处理深度较浅，扰动点间距宜控制在10 m以内，扰动同时应对排水沟进行多次清淤，保持排水路径通畅。

最后，再次碾压。机械扰动后，局部表层土因扰动作用而变得松散，因此需要再次进行碾压，将机械扰动后表层土压实。

2 处理效果分析

加固处理前，拟建场地吹填土含水量高、土质松散，在动力作用下极易产生液化及沉降，机械设备无法进场施工(如图6所示)；采用机械振密法加固处理，地基承载力显著提高，可满足施工机械进场施工(如图7所示)。

为了验证机械振密法加固饱和吹填土的效果，本文通过现场原位试验测试结果和浅层平板载荷试验对拟建场地的均匀性和强度进行了检测，并对检测结果做了分析比较。

2.1 原位测试评价

二是红点。脱袋时果面是干净的，没有红点或红点很少，过了几天红点就满了，特别是一次性除袋的果园，红点病更严重。红点是叶片上的斑点落叶病病菌，通过雨雾传播，在果皮皮孔侵染后形成红点。

在拟建场地选取一块40 m×30 m的试验区，沿试验区范围每5 m进行一次静力触探试验，试验深度为5 m，试验方案布置和结果见图8，图9和表1。

表1 原位测试结果对比表

状态项目最小值最大值平均值处理后处理前qc/MPa4．8348．6276．1340．2960．8020．519

由试验结果可以看出：

1)处理前，由于机械设备施工过程中的振动液化地基土的锥尖阻力qc较小，处理后地基土的锥尖阻力qc明显提高，约为处理前的12倍。

2)只要采取合理的施工工序，明沟排水条件下的机械振密法对饱和砂性吹填土加固效果明显。加固后土层的工程性质得到明显改善。

3)加固后土层均匀性明显改善，可以在地基浅层3 m～4 m范围内形成相对均匀的硬壳层，消除地基不均匀沉降，满足后续工程施工条件。

2.2 浅层平板荷载评价

试验测得，按沉降比s/b=0.01取对应荷载值为156 kPa，按最大加载量一半对应荷载值为135 kPa，用机械振密法加固吹填土地基的承载力可达135 kPa。

3 实用性评价

本文结合东营港经济开发区吹填土处理经验[6]，对不同的地基处理方法，其经济性比较见表2。

表2 吹填土地基处理方案经济性分析表

由表2可以看出，在各项软土地基处理方法中，加固效果最好的是深层搅拌加固，但是造价较高，对于大面积的加固工程产生的费用较大。综合比较，机械振密法不仅费用低，处理面积大，工期短，而且处理后的地基承载力高，是一种实用性和经济性很高的软土加固方式，可以在后续的地基处理中发挥重要作用。

4 结语

机械振密法是一种较为新型的地基加固方式，其通过机械碾压和深层扰动过程中的震动密实、固结排水和预震作用，对饱和吹填砂性土进行加固，在实际工程应用，已经体现出了优越性，相比之前的传统方法，具有费用低、加固效果好以及工期短等优点，特别是随着城市用地的不断紧张，对江河沿海周边区域的利用已经成为趋势，机械振密方法具有良好的发展前景。

[1] 王 芳，郭进京，郑忠成.吹填土地基处理方法讨论[J].岩土工程界，2009，12(6):15-17.

[2] 邹维列，吴国高，安俊勇，等.强夯加固软土上覆海砂层研究[J].岩土力学，2003,24(6):985-986.

[3] 杨绪军，高学峰.高真空击密在粉砂吹填土浅地基处理中的应用[J].武汉大学学报(工学版)，2009(42):303-306.

[4] 周 健，张 健.真空降水联合强夯法在软弱路基处理中的应用研究[J].岩土力学，2005(S26):198-200.

[5] 朱胜利，王福春.高真空击密法在曹妃甸港煤码头吹填土地基加固中的应用[J].中国海湾建设，2011(5):43-46.

[6] 江立群，王 春.黄河三角洲地区吹填土地基处理方案探讨[J].岩土工程界，2008,12(2):46-48.

Research on mechanical vibration compactionmethod treatment of coastal large area reclamation sandy soil

ZHENG Qian WANG Chun GAO Xiang-yang

(DongyingSurveyingandMappingInstitute,Dongying257000,China)

Combining with the engineering examples introduced the construction technology of mechanical vibration compaction method, using the shallow plate loading test and in-situ test researched and analyzed the reinforcement effect of mechanical vibration compaction method, gained the conclusion of the method could obviously improve the foundation bearing capacity, and comprehensive compared the superiority of mechanical vibration compaction method compared to other traditional methods in all aspects, highlighted the characteristics of this method using high performance price ratio.

mechanical vibration compaction method, shallow plate loading test, in-situ test, foundation bearing capacity

2014-07-11

郑 乾(1988- )，男，助理工程师； 王 春(1972- )，男，高级工程师； 高向阳(1967- )，男，工程师

1009-6825(2014)27-0105-03

TU441

A