在吹沙填海场地选择振冲碎石桩方案处理地基的优势

高军会，董树巍，石明禄，张鹏

(河北建设勘察研究院有限公司，石家庄050031)

在吹沙填海场地选择振冲碎石桩方案处理地基的优势

高军会，董树巍，石明禄，张鹏

(河北建设勘察研究院有限公司，石家庄050031)

吹沙填海场地人工填土和砂土层，多呈饱和状态，大多数为液化土层。此类地区一旦发生地震，地基极易发生地震液

吹沙填海场地;地震;砂土液化;振冲碎石桩;桩体材料

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.011

1 地质条件特点及不利因素

一般吹沙填海场地地质条件特点为：表层为吹沙填海而成的粉、细砂及淤泥质人工填土层，表层1下主要由海相沉积的黏性土、粉土、砂土及风化岩构成。期中人工填土和砂土层，呈饱和状态，大多数为液化土层。

此类地区一旦发生地震，场地内的人工填土和砂土最有可能遭遇的严重灾害是地基的地震液化。在强烈的地震动作用下松散的砂土和粉土，对本身具有很大的震密性，土的孔隙要减小；但因短时间内充满土孔隙中的水难以即时排出，土孔隙无法减小，土骨架呈松弛状态，土粒间的有效应力逐渐转变为超孔隙水压力。随着振动的持续作用，土中超孔隙水压力不断聚集、提高，当其值达到相应的固结压力时，粒间应力几乎为零；从而引发地震液化，易造成建筑物（构筑物）倒塌、倾覆。所以，此类地区地基处理必须优先考虑饱和松砂地基的液化危害性。

2 此类地区地基处理方案的选择原则

根据此类场地的地质条件特点，地基处理除满足建筑物（构筑物）上部载荷对地基承载力的要求外，还应考虑建筑物（构筑物）的抗震性能。此类场地中的地基处理方案选择时应从以下3个方面考虑[1]：

1）提高地基承载力；

2）消除土层液化；

3）经济适用性。

要达到地基处理的目的就要选择合适的地基处理方案，最好能选择一种既能满足本工程地基处理的两个目的，又经济适用的地基处理方法。

3 振冲碎石桩地基处理方案用于吹沙填海场地的技术优势

提高地基承载力，消除土层液化的地基处理方法很多，但是，目前消除土层液化处理效果最好的地基处理方法是振冲碎石桩法。

现从振冲碎石桩改善松散砂类土性能的机理，阐述振冲碎石桩消除土层液化的优势。

振冲碎石桩改善松散砂类土性能的机理分3个方面[2]。

3.1 振冲挤密

饱和松砂经强烈振动，土粒将重新排列密实。施工完成后，检测振冲效果较低的桩间土中心处砂土的密实度，与施工前的密实度相比较，一般都会提高1～2级，由松散、稍密提高到中密或密实。砂粒越粗，含泥量越少，密实度越高，程度越高。由于砂土振冲密实，其孔隙大为减小，从而减少沉降，提高砂土的强度和砂基的承载力，消除液化的可能性。根据震害调查表明：当地震烈度分别为7度、8度和9度时,只要砂土的密实度分别达到或超过55%、70%和80%,即不产生液化。经振冲挤密后砂土的密实度一般都能达到80%以上，能够有效地消除砂土层液化。

3.2 排水减压作用

饱和松砂在振动作用下，趋向密实。由于孔隙中的水来不及排出，砂土难以密实，致使砂土骨架松弛软化，粒间应力随着不断地振动逐渐转变为超孔隙水压力，当超孔隙水压力大于上覆土压力时，即产生液化。而密实的砂土无振缩趋势，故不产生液化。即使是饱和松软土，因其中含有排水畅通的碎石桩，使桩间土产生的振动超孔隙水压力迅速地由碎石桩体排出，土中孔隙水压力亦随之减小，难以聚集提高，从而消除或减小液化的可能性。

3.3 预振效应

振冲碎石桩的施工过程就是地基土层的预振过程，振动使其土体结构破坏，强制液化。施工完成地基养护一定时期后，土层中的超孔隙水排出，土体重新固结，形成比原来结构更密实的土体，从而大大提高其抗地震液化的能力。

4 振冲碎石桩地基处理方案用于吹沙填海场地的经济优势

4.1 施工原材料

振冲碎石桩桩体材料可采用碎石、卵石、砂砾、矿渣、碎砖及其他无腐蚀性的等硬质材料。但风化石块不宜采用，且要求材料粒径为40～150mm，含泥量不大于5%[3]。与混凝土所用的粗骨料相比，振冲碎石桩桩体材料粒径要求低很多，且材质范围更加宽泛，易于就地取材，可根据施工场地周围现有的材料源，选择原材料，大大降低原材料的加工成本和运输成本。

4.2 施工机械及人员

振冲碎石桩施工主要设备为振冲器、起重机、装载机及供水排浆泵，施工设备简单，能有效降低施工设备成本。施工时以设备为主，人员辅助操作施工，所需施工人员少，可减少人工费用。

4.3 施工速度

振冲碎石桩施工速度快，长10m的桩，15～20min可完成1根;长20m的桩，30～50min可完成1根;长30m的桩，60～90min可完成1根。且在施工场地、现场用电、用水、排浆条件允许的情况下，可以根据施工进度要求配置机组数量，快速地完成施工任务。便于早投产，早收益，早回收投资。

5 结论

综上所述，可得出如下结论。

1）采用振冲法处理砂性土形成的复合地基，能够有效消除砂土液化的可能性，又能大幅度提高砂土的强度和砂基的承载力，值得研究和推广，尤其是吹沙填海而成的场地，需进行地基处理。

2）采用振冲法处理地基，施工速度快，施工质量易于控制，技术可靠，施工设备简单，操作技术易于掌握，是一种有效而又经济的地基处理方式。

3）振冲碎石桩地基处理方案也有其局限性，不能无限制提高地基承载力，根据以往的施工经验，采用振冲碎石桩地基处理方法，可满足地基承载力特征值≤300kPa的地基处理要求。故当地基承载力特征值要求不太高时，在该类吹沙填海场地进行地基处理，可优先选择振冲碎石桩地基处理方案。

【1】孙玺.大型储油罐振冲碎石桩地基处理设计研究[D].青岛：中国海洋大学,2012.

【2】何广讷.振冲碎石桩复合地基[M].北京：人民交通出版社，2001.

【3】JGJ 79—2012建筑地基处理技术规范[S].

Advantage of Choosing Vibro-replacement Stone Column to Treat Foundation in Blowing-sand Reclaimed Land

GAO Jun-hui,DONGShu-wei,SHI Ming-lu,ZHANGPeng
(HebeiResearchInstituteofConstructionandGeotechnicalInvestigationCo.Ltd.,Shijiazhuang050031,China)

Themost of artificial filled layer and sand layer in blowing-sand reclaimed land are the saturated state and themajority of them are liquefaction soil layer.Once earthquake occurred in this kind of area, the foundation is very easy to earthquake liquefaction, the choice of reliable technique and reasonable economy foundation treatment scheme is very important. Based on the author's practice, togetherwith the geological conditions of blowing-sand reclaimed land and the mechanism of vibro-replacement stone column improving the properties of loose sandy soil, this paper analyze the advantages of choosing the vibro-replacement stone column foundation treatment scheme in blowing-sandreclaimedland.

blowing-sandreclaimedland；earthquake；sandliquefaction；vibro-replacementstonecolumn；pilebodymaterial

TU753.3

B

1007-9467（2016）09-0055-02

2016-05-01

高军会（1979～），男，河北石家庄人，工程师，从事岩土工程设计、施工管理与研究，（电子信箱）gjh90@163.com。

化，故选择技术可靠、经济合理的地基处理方案非常重要。论文通过作者实践，结合吹沙填海地质条件及振冲碎石桩改善松散砂

类土性能的机理，分析吹沙填海场地地质条件下选择振冲碎石桩地基处理方案的优势。