张金刚，刘 健

（1.山东省交通规划设计院集团有限公司，山东 济南 250031；2.滨州市沾化区交通运输局，山东 滨州 256800）

引言

无填料振冲法是加固软弱砂性土地基的一种常用地基处理方式，具有工艺简单、施工便捷、效果显著、经济实用等优点。现有《地基处理手册》[1]及相关行业规范[2-3]对无填料振冲法地基处理的适用条件作出了严格的限制：“不加填料的振冲密实法仅适用于处理黏粒含量＜10%的粗砂、中砂地基”，使其应用范围受限。

近年来，通过国内外学者的不断研究和实践，无填料振冲技术也逐渐在加固饱和粉细砂及吹填细砂地基中得到推广应用，例如，上海国际航运中心洋山深水港区一期工程[4]、唐山港曹妃甸港区矿石码头工程、煤码头工程[5-6]和以色列阿什杜德港等工程项目[7]均通过对振冲器功率、频率振冲水压和水量、振冲密实电流和留振时间的改进，使得无填料振冲技术处理较低黏粒含量的粉细砂地基取得良好的效果。

随着经济社会的发展，土地资源匮乏的矛盾日益突出，越来越多的港口项目采用疏浚吹填的方式形成陆域。传统港口往往优先选择建港条件较好的基岩质及砂质地基，其吹填后形成的陆域采用无填料振冲法进行地基处理是适宜的。但是海岸线是不可再生资源，自然条件优越的天然良港岸线已经逐渐饱和，越来越多的港口选择建在了传统认为不太适宜建港的地区。这些地区的疏浚土多以粉土为主，目前针对粉土地基通常根据不同情况采用加填料振冲、强夯、强夯置换等处理方式。一般不建议采用无填料振冲法，该方法处理粉土地基的理论研究和工程应用均较少。如果将更加经济高效的无填料振冲法推广到低黏粒的粉土地基中进行应用，将具有非常广阔的前景和价值。

1 工程概况

潍坊港中港区位于潍坊市区北部，随着山东半岛蓝色经济区和黄河三角洲高效生态经济区规划的逐步深入实施，近些年，地处两大战略区叠加带的潍坊港取得了长足的发展。港口辅建区项目位于潍坊港中港区内，场地长度约300 m，宽度约200 m，采用无填料振冲法处理地基，地基处理总面积约为6.0 万平方米。

2 工程地质

本工程场地原为海域，现经过人工吹填形成陆域，经钻探揭露，该场区在勘探深度范围内所揭露的地层主要由第四系人工吹填土、第四系海相沉积粉土组成。自上而下：（1）①层吹填粉土（）。灰黄色，稍密- 中密，很湿，摇震反应迅速，主要成分石英、云母次之，手捏砂感强，局部夹粉砂薄层，为近期人工吹填。场区普遍分布，厚度：2.00 ～6.20 m，平均4.40 m；层底标高：-1.18 ～2.83 m，平均0.45 m；层底埋深：2.00 ～6.20 m，平均4.44 m。（2）②层粉土（）。灰褐色，稍密-中密，很湿，摇震反应迅速，偶见贝壳碎屑，土质较纯，局部相变为粉砂。场区局部钻孔缺失该层。厚度：0.50 ～2.90 m，平均1.20 m；层底标高：-2.68 ～0.91 m，平均-0.66 m；②-1 层底埋深：4.00 ～7.50 m，平均5.49 m。（3）层粉质黏土（）。灰黄色，湿，呈可塑-软塑，以软塑为主，切面光滑，干强度低，韧性中等，该层主要为吹填土与原始海底的过渡层，且局部为淤泥质粉质黏土。属中- 高压缩性土，场区局部分布，厚度小。厚度：0.50 ～1.30 m，平均0.84 m；层底标高：-1.89 ～2.23 m，平均-0.47 m；层底埋深：2.60 ～6.80 m，平均5.24 m。（4）③层粉土（）。灰黄色，稍密- 密实，很湿，摇震反应迅速，土质均匀，局部含粉砂较多。场区普遍分布。该层未穿透，最大揭露厚度8.0 m。从地勘资料描述的手捏砂感强，局部夹粉砂薄层、部相变为粉砂、局部含粉砂较多等特征可以得出本工程粉土地基黏粒（粒径＜0.005 mm）含量较低，粉砂含量较高。

3 地基处理技术要求

（1） 地基承载力： 地基承载力特征值≥150 kPa；（2）压 实 度：0 ～80 cm 范 围 内≥93%，80 cm 以下≥90%；（3）地基处理深度：处理深度10.0 m，且达到原海底面以下1.0 m。

4 施工工艺及参数

4.1 振冲点布置

正式施工前应预先选取试验段进行典型施工，选取最适宜的施工参数进行大面积无填料振冲法施工，振冲点间距暂定为2.4 m，正三角形布点，振冲点布置见图1。

图1 振冲点布置/mm

4.2 施工工艺流程

施工工艺流程见图2。

图2 施工工艺流程

4.3 主要设计参数

（1）地基处理深度：加固深度为10.0 m，且达到原海底面以下1.0 m；（2）振冲方式选择三点共振；（3）振冲点间距为2.4 m，采用正三角形（即梅花形）布点；（4）振冲贯入速度为1 ～2 m/min，上拔速度为3 ～5 m/min；（5）水压为0.2 ～0.6 MPa，确保可以使粉土液化即可；（6）留振时间：到底部时留振时间为30 s，孔口留振时间为30 s，其余每段留振时间为8 ～10 s；（7）振冲器每段提升间距为0.5 m。

5 地基处理检测结果分析

5.1 承载力检测

采用浅层平板载荷试验检测地基承载力，在场区选取具有代表性的三个点，采用变长1.5 m 的方形压板，最大加载量为305 kPa，试验结果见表1。

表1 浅层平板载荷试验地基承载力检测结果

根据承载力检测试验结果，处理后的地基承载力特征值≥150 kPa，满足设计要求。

5.2 压实度检测

根据室内击实试验得出场地吹填粉土的最优含水率为15.1%，对应的最大干密度为1.65 g/cm3。采用现场灌砂法试验进行压实度检测，测定层厚度100 ～150 mm，灌砂桶直径100 mm，检测结果见表2。

表2 灌砂法试验压实度检测结果

根据压实度检测结果，处理后的地基满足0 ～80 cm范围内压实度≥93%，80 cm 以下压实度≥90%的设计要求。

5.3 标贯试验

采用标准贯入试验检测场区土层的均匀性，选取6 个钻孔分别进行无填料振冲前、后的标准贯入试验，经杆长修正后的标准贯入试验结果见表3、表4。

表3 无填料振冲前标准贯入击数统计

表4 无填料振冲后标准贯入击数统计

无填料振冲前地基标贯击数范围为3.5 ～6.0，处理后为9.0 ～15.0，有较大幅度地提高。为了更直观地反映无填料振冲前、后场地标准贯入击数变化情况，绘制标准贯入击数平均值与钻孔深度折线，见图3。

图3 振冲前、后标准贯入击数平均值变化

通过图3 可以看出，除深度5.30 m 处标贯击数平均值偏低外，其他深度的土层均得到了有效加固。这是由于深度5.30 m 处的5、6 号试验点存在“②-1层粉质黏土（Q4mc）”，导致其振冲后标贯击数平均值偏低，这也验证了无填料振冲法不适用于处理粉质黏土。

6 结语

（1）对于以粉土、粉砂为主的地基，通过对传统无填料振冲处理工艺进行改进，可以尝试采用无填料振冲法进行处理。（2）传统无填料振冲工艺多为单点振动，对细颗粒土处理效果不佳，研究表明采用多点共振（或胁迫）无填料振冲法可以克服粉细砂不易塌孔的难题[5]。本工程采用三点共振，实践证明该方法同样适用于以粉土、粉砂为主的冲填土，这也是地基处理成功的关键。（3）应根据具体情况，通过典型试验最终确定无填料振冲法的适用性，并对施工参数进行优化。