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营口港四期工程集装箱堆场粘土吹填 地基强夯加固实验李 伟(一航局第四工程公司, 天津塘沽300450)摘要：通过相关资料综合分析和多种方案比选，并根据以往的工程实践，针对营口港集装箱堆场粘土吹填地基，提出了经济合理的强夯加固方案。 对地基承载力规定达成150的粘土吹填地基，可采用250300.的夯击能、85.6点100平米的夯点布置、回填土层厚度不超过1.0米的加固方案，场地总的夯沉量为50左右，可以参照此厚度来调整吹填及回填土层的高程。 粘土吹填区强夯加固效果检测可采用标准贯入实验或重型动力触探实验来代替平面静载实验。对设计承载力150的地基，上部砂夹粉质粘土层的平均标贯击数11击，重型动力触探击数12击。关键词：强夯加固 现场实验 地基承载力 标贯击数 动探击数1 工程概况 营口港鲅鱼圈区四期工程5458#集装箱泊位总长1500。5458#泊位码头以东至四期排洪涵以北吹(回)填形成的陆域纵深达1430。大部分陆域运用四期工程港池、航道、调头区疏浚土吹填形成，为海域吹填区。 针对四期工程集装箱堆场的粘土吹填区，经研究拟定采用强夯法加固，规定强夯解决后的地基承载力达成150，工后残余沉降小于30。为保证强夯法加固营口港四期堆场粘土区地基达成设计规定的技术规定，保证堆场地基的稳定，提高堆场运营质量，根据国家建筑地基基础解决技术规范(79-2023)、港口工程地基规范(250-98)，在施工图设计和正式大面积施工之前，设立一场地先进行强夯工艺实验及检测。2 实验区概况及工程地质条件 粘土强夯实验区设于营口港鲅鱼圈南部港区的58#泊位以南，实验区北侧边线距58#泊位南侧约200，实验区西侧边线距码头前沿约120，实验区长200，宽200，设立5个实验社区。 实验区场地比较平坦，地坪标高最大值6.40米，最小值5.50米，高差为0.90米。 依据勘察结果，在15的勘探深度内，地基土层自上而下可为4层：第层：素填土灰色，干-湿，松散状态。重要由砂土和粘性土等组成。两者呈混杂状分布，砂土中混有较多粘性土团块，并以粘土为主。该层为人工吹填形成。层底埋深0.88.9，层厚0.88.9，层底标高-3.24.6。第层：淤泥质粉质粘土黑色，饱和，流塑，高压缩性，稍有光泽中，中档干强度。具有腥臭味，含贝壳。层底埋深2.610.6，层厚0.74.1，层底标高-4.962.84。 第层：中粗砂 灰灰黑色，湿，中密状态，重要矿物成分为石英和长石等组成。颗粒极配良好，呈浑状。层底埋深8.612.2，层厚0.77.1m，底标高-6.49-3.31。 第层：粉质粘土 黄褐色，饱和，软塑可塑，中档压缩性，稍有光泽，高干强度，中档韧性。层底埋深10.213.6，层厚0.94.7，层底标高-7.896.95。 由加固前地勘察报告可知，吹填形成的地基土层结构很不均匀，表层粘土吹填平均厚度在6.5左右，其间夹有砂性土或混有淤泥， 承载力90；粘土层底部为23的淤泥质粉质粘土，强度低，压缩性大，抗变形和抗稳定性差，地基承载力仅达40；淤泥质土以下为一层2.03.0的中粗砂，再以下为2.0左右的粉质粘土，相对上部而言土性较好。地基土性质较差的重要是地表下的粘土吹填土和淤泥质粉质粘土，厚89。3 粘土区强夯加固方案的实行强夯加固方案实行阶段 粘土区强夯实验方案的现场实行分为三个阶段，即： 准备阶段，涉及地质勘测、场地平整、填土、监测仪器埋设等，时间从2023年10月3日11月3日； 强夯施工阶段，涉及夯击能实验点、点夯、普夯及加固效果的监测，时间从2023年11月4日19日； 强夯效果的检测，时间从2023年11月23日12月3日。表1粘土区强夯实验参数实验区实验一区实验二区实验三区实验四区实验五区强夯方案方案方案方案方案方案锤重()200200200200200落距()1015101512.5夯击能2023-点夯3000-点夯2023-点夯3000-点夯2500-点夯夯点间距55 (中间插点)55 (中间插点)66 (中间插点)66 (中间插点)55 (中间插点)满夯能量1000-1000-1500-1500-1000-锤重()100100100100100实验区面积(2)350350792504350百平米夯点数(个)885.65.68夯击遍数22222单点夯击击数()点夯10 满夯2点夯12 满夯2点夯14 满夯3点夯12 满夯3点夯12 满夯2垫层厚度 ()92125164131123垫层底标高()5.044.874.554.564.84工程量夯点28夯点28夯点28夯点28夯点28夯坑填料场地料就地推平场地料就地推平场地料就地推平场地料就地推平场地料就地推平第一遍夯击2023036000280003600030000第二遍夯击2023036000280003600030000普夯能量20232023450045002023总能量42023740006050076500320231. 标贯6孔1. 标贯6孔1. 标贯6孔1. 标贯6孔1. 标贯6孔2. 动探3孔2. 动探3孔2. 动探3孔2. 动探3孔2. 动探3孔加固效果检3.静载实验2组3.静载实验2组3.静载实验1组3.静载实验2组3. 静载实验2组测与应力应4.钻探取土2孔4.钻探取土2孔4.钻探土2孔4.钻探取土2孔4. 钻探取土2孔变观测5.地面标点若干5. 空压8点5. 孔压10点5. 地面标点若干5. 地面标点若干6.水平位移2孔6.水平位移2孔7.地面标点若干7.地面标点若干4 实验区强夯监测结果 根据粘土区强夯实验方案，加固前在实验二、三区内分别埋设了分层沉降管、孔隙水压力及水平位移管等监测仪器测试地基受到的动力荷载大小、地基土孔隙水压力和沉降随时间和空间的变化情况，在施工过程中还在各实验区进行了地表沉降变形测量及夯坑沉降测试。4.1最佳夯击能实验开始夯击之前，每个实验区选取3点作为最佳夯击能(以土体竖向压缩最大，侧向挤出和隆起最小为叛定标准)实验点。每夯一击后，测出夯坑体积及坑外隆起体积，则可得到有效夯实体积，其所占整个夯坑体积的百分数就是有效压缩率。表2 最佳夯击能实验点(夯沉量)实验结果登记表(单位：)夯击击数方案200.8点1002垫层1.0方案300.8点1002垫层1.2方案200.5.6点1002垫层1.6方案300.5.6点1002垫层1.3方案250.8点1002垫层1.2118.423.622.525.520.4213.617.616.224.015.4311.714.713.817.113.0410.912.312.313.211.5510.612.010.513.510.469.110.78.412.09.578.89.58.68.89.987.78.38.49.48.197.28.47.78.18.8107.46.87.68.08.6115.97.08.37.57.8124.86.47.37.17.3135.65.37.16.47.3144.96.85.42.67.2153.65.35.93.15.0163.24.94.55.25.4172.94.65.43.64.2181.66.34.43.83.9 各区夯击击数与三个实验夯点的单击平均夯沉量列于表2。由表2可见，各实验方案在夯击次数达成12击左右时单击夯沉量趋于稳定。从表中查找各区最佳夯击次数：方案为10击左右，方案为1113击，方案为1315击，方案为1113击，方案为1012击。据此拟定各方案单点最佳夯击能：方案为20230，方案为36000，方案为28000，方案为36000，方案为30000。4.2土体变形测试成果及分析 实验区地面变形分两步测定：一方面测定每个夯坑总的下沉量；第二步测定每个实验区在每夯一遍推平后的下沉量。各实验社区平均单击夯沉量见表3，每遍及满夯下沉量见表4。表3 各实验区总体平均单击夯沉量登记表(单位：)夯击击数实验一区(方案)200.8点1002垫层1.0实验二区(方案)300.8点1002垫层1.2实验三区(方案)200.5.6点1002垫层1.6实验四区(方案)300.5.6点1002垫层1.3实验五区(方案)250.8点1002垫层1.2115.218.319.023.418.0211.613.515.718.513.439.811.413.814.310.548.810.212.012.49.358.38.910.110.28.467.48.58.713.28.276.97.67.87.97.386.57.16.67.36.195.16.86.46.56.9105.15.95.45.96.2115.74.95.25.6125.04.34.75.2134.2144.1合计84.7108.9123129.5105.3 由表3可见，各区每击夯沉量在达成设计的单遍夯击次数的时候，最后两击的单击夯沉量平均值已接近或小于5，可以满足规范和设计的规定。表4各实验区每遍及满夯后下沉量登记表(单位：)夯区实验一区(方案)200.8点1002垫层1.0实验二区(方案)300.8点1002垫层1.2实验三区(方案)200.5.6点1002垫层1.6实验四区(方案)300.5.6点1002垫层1.3实验五区(方案)200.8点1002垫层1.2第一遍3237433116第二遍1413121218满夯88887总计5458635141由表4可以看见以下几点：各区的夯沉总量因夯击能、夯点布置及垫层(回填山坡土)厚度不同，其总沉降量也各不相同；方案与方案具有相同的垫层厚度、相同的夯点布置条件下，夯击能与夯沉量基本成正比，夯击能提高500kn.，夯沉量增长17(即41)； 方案与方案具有相同的单点夯击总能量、垫层厚度也相近，但前者比后者的夯点布置要多2.4点1002，夯区沉降要大13.7。5 夯后效果检测成果记录及分析5.1静载实验结果 各区静载实验结果见表6地基静载实验成果表表6地基静载实验成果表项目实验一区(方案)200.8点1002垫层1.0实验二区(方案)300.8点1002垫层1.2实验三区(方案)200.5.6点1002垫层1.6实验四区(方案)300.5.6点1002垫层1.3实验五区(方案)250.8点1002垫层1.2开挖前开挖后开挖前开挖后开挖前开挖后开挖前开挖后开挖前开挖后最大荷载()300300440300300270300300300400()21.2816.2218.0212.3738.7151.8016.3621.8314.5218.270.01之()101010101010101010100.01之1602132612491081001851462562210.01之204271332317138127235186326282开挖前后承载力比132.8%95.5%92.0%79.1%86.5%承压板面积(2)0.7850.7850.7850.7850.7850.7850.7850.7850.7850.785地基静载实验成果表可知： 方案设立的强夯参数进行加固的地基承载力达不到150的地基解决规定。 布置同为8.0点1002、夯击能不同的实验区比较方案 单夯击能之比1：1.5：1.25，回填厚度比为1：1.3：1.2，实测回填土层承载力之比为1：1.63：1.60，回填垫层开挖后承载力之比为1：1.17：1.04。由此可见，夯击能大的对垫层下面土体加固效果好；回填土垫层越厚对夯击能的消耗越大，因此在满足正常施工的前提下应尽量减小回填层的厚度。 相同夯击能、不同夯点布置的实验区比较相同夯击能、不同夯点布置的方案比较布点多2.4点1002，开挖前方案的承载力是方案的1.4倍，开挖后为1.7倍，可见夯点间距的合理拟定在大面积强夯施工时显得更为需要。5.2标贯实验结果强夯加固前后土体分层标贯实验结果记录见表7。表7标贯实验结果登记表土层层厚()方案(200.，8点百2，垫层100)加固前加固后增长增长比例(%)砂夹粉质粘土676.014.28.2137淤泥质粉质粘土22.753.170.415中细砂220.020.30.32续表7土层层厚()方案(300.，8点百2，垫层120)加固前加固后增长增长比例(%)砂夹粉质粘土677.7515.858.1105淤泥质粉质粘土23.04.371.446中细砂217.9518.250.32续表7土层层厚()方案(200.，5.6点百2，垫层160)加固前加固后增长增长比例(%)砂夹粉质粘土76.613.46.8103淤泥质粉质粘土11.72.00.318中细砂222.222.60.42土层层厚()方案(300.，5.6点百2，垫层130)加固前加固后增长增长比例(%)砂夹粉质粘土65.214.29.0173淤泥质粉质粘土22.34.42.190中细砂217.119.72.615续表7续表7土层层厚()方案(250.，8点百2，垫层120)加固前加固后增长增长比例(%)砂夹粉质粘土563.815.711.9313淤泥质粉质粘土232.03.31.367中细砂218.219.10.95 根据表7中记录资料分析，原吹填地基上部砂夹粉质粘土层土体在夯击能作用下表贯击数均提高了1倍以上，中间淤泥质粉质粘土层提高比例要明显小于第一层土体，而底部中细砂层则没有提高。 方案、表贯实验结果表白在200.夯击能对原地面下78的淤泥质粉质粘土层的作用已经很小，方案、表白250300.的夯击能对原地面下910的中细砂层已无影响。 将强夯加固后砂夹粉质粘土层上部3.0的标贯平均值与开挖前后静载实验得到的承载力均值列于表8。根据实验区得到的相关资料和港口工程地基规范(250-98)中表.0.4给出的砂土承载力设计值与标贯入击数的相应关系，结合本工程实际情况，砂夹粉质粘土团块的强夯地基加固效果检测可以用标贯实验替代静力载荷实验。对地基承载力规定达成150的强夯地基，砂夹粉质粘土层的标准贯入击数最小值不得低于11击，修正后的标贯击数均值11击。表8标贯、静载实验结果登记表项目方案方案方案方案方案垫层厚度()1.01.21.61.31.2夯击能()200300200300250夯点布置(击1002)8.08.05.65.68.0静载实验()271317127186282标贯均值(击)16.917.214.315.820.2比值(击)16.0318.438.8811.7713.965.3双桥静力触探实验结果 强夯实验前后，每个实验社区各进行了3孔双桥静力触探实验。强夯加固前后土体分层锥尖阻力及分层侧壁摩阻实验结果登记表见表9和表10。表9锥尖阻力分层记录结果表(单位：)土层记录层厚()方案(200，8点百2，垫层100)加固前加固后增长增长比例()砂夹粉质粘土7.01.694.462.8164淤泥质粉质粘土1.70.680.680.00中细砂3.34.935.140.24续表9土层记录层厚()方案(300，8点百2，垫层120)加固前加固后增长增长比例()砂夹粉质粘土5.32.435.483.1126淤泥质粉质粘土3.51.361.870.538中细砂3.25.927.481.626续表9土层记录层厚()方案(200，5.6点百2，垫层160)加固前加固后增长增长比例()砂夹粉质粘土6.22.536.784.3168淤泥质粉质粘土2.60.690.80.119中细砂3.26.347.110.812续表9土层记录层厚()方案(300，5.6点百2，垫层130)加固前加固后增长增长比例()砂夹粉质粘土5.82.985.062.170淤泥质粉质粘土3.00.961.230.328中细砂3.26.677.851.218土层记录层厚()方案(250，8点百2，垫层120)加固前加固后增长增长比例()砂夹粉质粘土6.62.035.383.4165淤泥质粉质粘土1.31.362.130.857中细砂4.14.495.270.817续表9表9中锥尖阻力记录资料表白，强夯后各种实验条件下上部砂夹粉质粘土层土体的锥尖阻力均有不同限度的提高，但其下部两层土体因夯击能和垫层厚度的不而不同。表10侧壁摩阻分层记录结果表(单位：)土层记录层厚()方案(200，8点百2，垫层100)加固前加固后增长增长比例()砂夹粉质粘土7.020.268.948.7241淤泥质粉质粘土1.79.621.812.2127中细砂3.368.471.02.64续表10土层记录层厚()方案(300，8点百2，垫层120)加固前加固后增长增长比例()砂夹粉质粘土5.326.881.554.7204淤泥质粉质粘土3.511.742.831.1266中细砂3.261.471.610.217续表10土层记录层厚()方案(200，5.6点百2，垫层160)加固前加固后增长增长比例()砂夹粉质粘土6.218.274.656.4310淤泥质粉质粘土2.612.821.58.768中细砂3.255.064.69.617续表10土层记录层厚()方案(300，5.6点百2，垫层130)加固前加固后增长增长比例()砂夹粉质粘土5.821.770.448.7224淤泥质粉质粘土3.08.336.728.4342中细砂3.265.768.93.25续表10土层记录层厚()方案(250，8点百2，垫层120)加固前加固后增长增长比例()砂夹粉质粘土6.612.065.653.6447淤泥质粉质粘土1.38.831.222.4255中细砂4.156.263.27.012表10中土体加固前后侧壁摩阻值的变化则反映了土体在强夯施工后的密实度变化情况。强夯后各实验分区的砂夹粉质粘土层的土质有明显改善，其侧壁摩阻加固后比加固前提高了200以上，下覆淤泥质粉质粘土层也根据回填垫层厚度、单点夯击能及夯点布置不同而有不同限度的提高，再下的中细砂层则无改变，这说明强夯影响影响深度仅达成上部89。5.4夯后重型动力实验检测 强夯实验后，每个实验社区相应标贯测孔的位置进行重型动力触探实验。相应孔地面下26的标贯、动探记录结果列于表11。由表11中记录资料可见两者比值近似于1.1，因此对于营口港四期粘土区大面积强夯施工时同样可以采用重型动力触探实验的方法来对于上部砂夹粉质粘土层进行加固效果检测。表11标贯、动探实验记录结果表项目方案方案方案方案方案动探均值(击10)16.416.814.816.516.6标贯均值(击30)14.815.613.614.015.6动探标贯1.111.081.091.171.066结论和建议6.1重要结论 通过现场调查和相关资料综合分析，通过多次方案比选，针对营口港四期集装箱堆场的粘土吹填地基采用强夯法加固方案，经现场实验表白是完全适宜和可行的。 对地基承载力规定达成150的粘土吹填地基，采用250300.的夯击能、5.68点2的夯点布置、回填土垫层厚度控制在1.2内的加固方案是合理的。按照以上方案进行强夯施工时，场地总的夯沉量为50左右，可以参照此厚度来调整吹填及回填土的高程。粘土吹填区强夯加固效果检测可采用标贯入实验或重型动力触探实验来代替平面静载实验。对设计承载力150的地基，上部砂夹粉质粘土层的平均标贯击数11击，重型动力触探击数12击。6.2建议 四期粘土吹填区施工时，回填垫层厚度应在满足施工和堆场基层结构的基础之上尽量薄，夯击能取大值为宜。经综合考虑，建议的强夯方案为：夯击能-250300，百平米夯点数85.6个(55或66 中间插档)夯击击数-分2遍，1012击，最后2击平均夯沉量58间歇期-37天普夯-2击，150，夯印搭接13面积，夯点间距1.5，44点百平米夯击面下沉量-约50，以此控制吹填高程和回填厚度回填厚度-控制在0.81.0