强夯及降水强夯法在某码头地基处理中的应用研究

2024.02.02

陈宗坤

摘要：滨海地区吹沙造地是把海底淤积的泥砂通过水力吹填而形成沉积土，吹填土具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、渗透系数小等特点，一般呈软塑到流塑状态。对强夯法和降水强夯法两种方法处理后的地基进行对比试验，分别从静力触探锥尖阻力、砂土液化和沉降等方面进行了对比分析。

关键词：软弱夹层；降水强夯法；静力触探试验；沉降

中图分类号：U65 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）03-0067-02

某新建深水集装箱码头，共4个泊位，码头岸线全长约1500m。本工程主要是对码头后方的吹填区域进行软基处理，地基处理总面积58.35公顷，为将来的堆场工程建设提供良好的地基条件。

软基处理主要是针对地表平整面以下约6m深度范围内（+5.0m PD至-1.3m PD）的土体进行改良。经过处理后使其地表平整面以下6m深度范围内（+4.7m PD至-1.3m PD）的土体静力触探（CPT）锥尖阻力（qc）不小于10MP，25年总沉降量不超过200mm，5年总沉降不超过50mm，不均匀沉降不超过20mm/25m，以及避免地震时软基处理区的土体发生液化现象。

1 工程地质条件

根据地质勘察报告，勘查范围内场地土自上而下依次为中密砂、松散粉细砂、中密砂和密砂。

层I：第一层通常为中密砂到密砂，不包含或包含少量泥沙。SPT（标准贯入试验）中“N”值介于10-44之间。该层出现在所有钻孔（BH#A1-04除外）的现有表层，深度变化范围为El.+2.16米至El.-0.14米。BH#A1-04有疏松砂岩（SPT “N”值为7），出现在现有地面，延伸至El.+3.77米，并伴随有中密砂，并延伸至El.-0.14米。

层II：第二层大部分为十分疏松至中密粉质细砂，SPT“N”值介于4-11之间的砂质粉土。该层深度变化范围为El.-0.84米至El.-3.14米。含少量轻物质及云母贝类。

层III：第三层大部分为中密砂至密砂，在所有钻孔（BH#A1-08除外）都有体现。SPT“N”值介于14-43之间（BH#A1-06a El.-4.31米得到的N值为58）。每个钻孔中，该层从地平面延伸至最大探测深度10.5米（El.-4.28米至El.-5.81米）。BH#A1-08有中等密致砂质粉土，El.-2.76米，并伴随有松散粉质沙土，El.-3.76米，密致砂质粉土，El.-4.26米，从地平面延伸至最大探测深度10.5米。

2 地基处理施工参数

为验证地基处理方法能否满足设计要求，在场地中选择两块52m×52m的地质情况具有代表性的试验区，分别命名为A和B试验区。A试验区采用强夯法进行地基处理，B试验区采用降水强夯法进行地基处理。

在A试验区中，使用强夯法进行地基处理，最大夯击能3000 kN.m，点夯中心点间距为4m，详细参数见表1。

在B试验区中，采用降水强夯法进行地基处理，试验区周围及试验区中布设25个降水管井及2个观测井（見图1，PP1及PP2为观测井，其余为降水管井），管井直径300mm，深度10m。

B试验区中，降水强夯最大夯击能3000 kN.m，点夯中心点间距为6m，详细参数见表2。

3 静力触探试验对比分析

在地基处理前、后分别进行4点次和9点次静力触探试验，试验点间距16m；检测点布置图见图2。

夯前与夯后静力触探试验数据进行对比分析，对静力触探试验数据进行统计分析，分析结果见表3。

A试验区强夯法处理后的Ⅰ层静力触探锥尖阻力值增长23%，II层静力触探锥尖阻力值增长12%；B试验区降水强夯后的Ⅰ层静力触探锥尖阻力值增长3.8%，II层静力触探锥尖阻力值增长75.8%。

从以上数据可以看出，强夯法对表层中密砂加固效果明显，而对水位以下疏松粉细砂处理效果不明显；降水强夯法排水降低水位后加快了II层土的固结，静力触探锥尖阻力值增长较大。

虽然强夯法与降水强夯法都可以提高地基土静力触探试验锥尖阻力值，但+2mPD ～ -1.3mPD依然无法满足设计要求的地表平整面以下6m深度范围内（+4.7m PD至-1.3m PD）的土体静力触探（CPT）锥尖阻力（qc）不小于10MP。

4 长期沉降对比分析

根据Schmertmann方法对砂土地基进行沉降计算，得出沉降结果如表4所示。

由上表数据可以看出，经过强夯和降水强夯后，砂土地基工后沉降有不同程度的减小。均能满足设计要求的5年沉降不大于50mm的要求。

降水强夯方法比强夯方法处理后的沉降更小，地基加固效果更优。

5 结论

（1）强夯法对表层中密砂加固效果明显，而对水位以下疏松粉细砂处理效果不明显；降水强夯法排水降低水位后加快了II层疏松粉细砂土的固结，静力触探锥尖阻力值增长较大。

（2）经过强夯和降水强夯后，砂土地基工后沉降有不同程度的减小。均能满足设计要求的5年沉降不大于50mm的要求。降水强夯方法比强夯方法处理后的沉降更小，地基加固效果更优。

（3）对于以还有软物质、云母等杂质的松软粉细砂，使用强夯和降水强夯法等软基处理方法加固效果有限，在希望大幅度提高承载力或对承载力要求高的区域不建议选择此两种方法。

参考文献：

[1]T. L.Youd， I.M. Idriss， etc. Liquefaction Resistance of Soils： Summary Report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER /NSF Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils [J]. Journal of Geotechnical and Geo- environmental Engineering， 2001， 10： 297–313.

[2]G. Zhang， P.K. Robertson， and R.W.I. Brachman. Estimating liquefaction-induced ground settlements from CPT for level ground [J]. Can. Geotech. J. Vol. 39， 2002

[3]ENCE 4610 Foundation Analysis and Design Shallow Foundations[M]