广西防城港9号、10号泊位8.5万m2 吹填海砂地基高能级强夯处理工程

杨荣喜（中交水运规划设计院）

孔繁馨（中国化学工程重型机械化公司）

一、工程地质概况

广西防城港二期工程是国家新建的重大交通基础设施建设工程。拟建的9号、10号泊位陆域面积33.8万m²，全部吹填形成。场地原为海滨地带，属海陆交互相沉积地貌，后经人工吹砂推填后，场地较平坦，地面高程5.60m。

场地总体划分为两个区域：集装箱堆存区(A区)和整箱、拆装箱作业区(B区)。

1．地层

(1)集装箱堆存区(A区)

位于9号、10号泊位港区陆域的南部，吹填前，地层分布自上而下依次为：

1)第四系全新统海陆相沉积层(mcQ₄⁴)：深灰、褐灰、灰色淤泥，流塑~软塑，局部为淤泥混砂，淤泥质粘性土，间夹砂层，在场区内分布较普遍，平均厚度为2.8m左右，其承载力标准值为40~45kPa；

2)第四系全新统海陆相沉积层(mcQ₄³)：灰色中砂混贝壳、淤泥，局部为砾砂、粗砂、细砂，松散~稍密，夹流~软塑状淤泥，在场区内连续分布，厚度变化较大，最大厚度3.4m，平均在1.0m左右，其承载力标准值为80~l00kPa；

3)侏罗系(J)：紫红色泥岩、泥质砂岩及砂岩互层，中~薄层状构造，在场区内普遍连续分布，岩面起伏较小，其强风化层的承载力标准值为300~400kPa。

吹填前，原场地标高在-1.92m~-3.20m之间，当吹填后场平标高达到6.8m时，吹填砂的厚度在8.72m~10.00m之间。吹填砂为海砂，其摩擦角水上30度，水下28度，含泥量小于10%。

(2)整箱、拆装箱作业区(B区)

位于9号、10号泊位港区陆域的北部，吹填前，地层分布自上而下依此为：

1)第四系全新统海陆相沉积层(mcQ₄⁴)：深灰、褐灰、灰色淤泥，流塑~软塑，局部为淤泥砾砂、粗砂、细砂，松散~稍密，夹流~软塑状淤泥，在场区内普通分布，厚度较大，最大厚度4.75m，其承载力标准值为80~100kPa；

2)第四系全新统海陆相沉积层(mcQ₄²)：灰色淤泥质粘土，局部夹亚粘土、中砂薄层，呈流~软塑状，呈透镜体分布，最大厚度3.70m，承载力标准值为80~90kPa；

3)第四系全新统海陆相沉积层(mcQ₄¹)：灰色细砂混少量淤泥，局部为砂混砾石、卵石及黄色软~塑粘性土，松散~中密，最大厚度为13.00m，承载力标准值为100~120kPa；

4)第四系残积层(e1Q)：黄、紫红色粘土，局部夹细砂，含少量碎石，流塑~可塑，呈透镜体分布，厚度为2.10m，承载力标准值为80~100kPa；

5)侏罗系(J)：紫红色泥岩、泥质砂岩及砂岩互层，中~薄层状构造，在场区内普遍连续分布，岩面起伏稍大，其强风化层的承载力标准值为300~400kPa。

吹填前，原场地标高在1.88m~1.99m之间，当吹填后场地标高达到6.80m时，吹填砂的厚度在4.81m~8.68m之间。吹填砂为海砂，其摩擦角水上30度，水下28度，含泥量小于10%。

各层土物理力学指标见表1。

通过上述分析，9号、10号泊位港区陆域A区和B区地基需要重点加固处理的土层为吹填砂，当处理深度达到设计要求的基岩面时，A区还需加固处理第四系全新统海陆相沉积层(mcQ₄⁴)和(mcQ₄³)，处理深度在13.0m左右。B区还需加固处理第四系全新海陆相沉积层（mcQ₄⁴）和(mcQ₄³)以及局部的（mcQ₄²）和(mcQ₄¹)和第四系残积层(elQ)，平均处理深度在8.0m左右。

2．地下水

根据夯后勘察及区域地质资料，整个场地均遇地下水，水位1.2~1.8m，水量丰富并受海水潮汐影响，水位变化较大。地下水属潜水型，水源主要依靠大气降雨汇聚渗入补给。地下水对混凝土具有弱分解性侵蚀。

9号、10号泊位陆域地基加固工程的建设方为防城港九、十泊位建设指挥部，施工单位为中国化学工程重型机械化公司，监理单位为广西八桂水运工程监理有限公司，设计单位为中交水运规划设计院和中国化学工程重型机械化公司，质量监督单位为广西区交通质量监督站。

二、强夯地基处理方案

1．地基处理设计指标

根据地质条件、吹填厚度、回填物粒径、地基承载力、最后沉降、差异沉降的不同要求，港区陆域分两个加固部分，总加固面积为85374.2m²，其中：集装箱堆存区（A区），加固面积49665.07m²，整箱、拆装箱作业区（B区），加固面积35709.17m²。

各区地基加固技术要求：

A区：地基承载力标准值≥200kPa，沉降量＜50px，差异沉降＜50px。

B区：地基承载力标准值≥180kPa，沉降量＜75px，差异沉降＜75px。

2．地基基础方案选择

根据地质资料，厚度达8~13m的吹填回填土是地基处理的主要对象。通过对振冲碎石桩方案、桩基础和强夯地基处理方案等的对比分析，振冲碎石桩方案，存在工期长、当地缺少桩体碎石填料来源、造价高等问题。桩基础方案同样存在工期、造价、施工难度等问题。强夯方案则不存在前述缺点，对比后选择强夯地基处理方案。

3．强夯地基处理方案

(1)A区

为集装箱堆存区，强夯能级8000kN.m，分四遍，第—、二、三遍为点夯，第四遍为满夯。

1)第—遍点夯，单击夯击能为8000kN.m，夯锤重为400kN，直径为2.5m。每点夯击由现场单点夯试验确定，且同时满足最后两击平均≤250px。夯点按正方形布置，间距为10.0m。

2)第二遍点夯，单击夯击能为6000kN.mn，夯锤重为400kN，直径为2.5m，每点夯击由现场单点夯试验确定，且同时满足最后两击平均夯沉量≤200px。夯点按正方形布置在第—遍相邻的四个夯点中间，间距为10.0m。

3)第三遍点夯，单击夯击能为4000kN.m，夯锤重为400kN，直径为2.5m，每点夯击由现场单点夯试验确定．且同时满足最后两击平均夯沉量≤175px。夯点按正方形布置在第一遍(或者第二遍)主夯点相邻两夯点中间，间距为7.1m。

4)第四遍满夯，单击夯击能2000kN.m，夯锤重为170kN，直径为2.6m，每点夯击数为三击，夯印彼此搭接1/2锤印，确保满足设计要求和场地的均匀性。

(2)B区

为整装拆装箱作业区，强夯能级3000kN.m，分三遍，第一、二遍为点夯，第三遍为满夯。

夯点布置形式见图2。

1)第一、二遍为点夯，主夯点单击夯击能为3000kN.m，夯锤重为170kN，直径为2.6m。每点夯击由现场单点夯试验确定且同时满足最后两击平均夯沉量≤125px，夯点按正方形布置，间距为6.0m，第二遍点夯夯点按正方形布置在第—遍相邻的四个夯点中间。

2)第三遍满夯，单击夯击能为1500kN.m，夯锤重为170kN，直径为2.6m。每点夯击数为三击，夯印彼此搭接1/2锤印。

三、强夯地基处理效果检测分析

1. 检测概况

在A、B两区共布置钻孔31个，总进尺308.00延米，现场标准贯入试验295次；在A区布置3台静载荷试验，方形压板，面积2m?2m。

2. 地层

据钻探揭露，夯后场地地层自上而下分布：

①中砂层：(Q^m1)：浅灰~灰白色，主要成份为石英。含少量砾砂、粘性土及卵石，中密~密实。局部有碎石回填，系近期人工回填，经强夯后形成。层厚为3.50m~6.50m。现场标准贯入试验(N_63.5)129次，平均锤击数N_63.5＝19.7击，承载力标准值260kPa。

②砂混淤泥层(Q^m1)：浅黑色，以中砂居多，约占80％以上，细砂次之，粉砂、淤泥占少数，中密，湿。淤泥呈软塑状态，饱和，局部似浮泥出现。受吹砂填海影响，淤泥呈不均匀状出现。受强夯影响，较多的中砂渗入层间。现场标准贯入试验(N_63.5)81次，平均锤击数N_63.5=15击，承载力标准值220kPa，层厚为0.50m~5.00m。

③淤泥混砂层(Q^mc)：灰黑色，湿，饱和，软塑，含少量细砂及贝壳，局部有团状出现，受近期人工吹砂填海影响及强夯影响，分布不均匀，属海陆交互相沉积，层厚较勘察时明显变薄。现场标准贯入试验70次，平均锤击数N_63.5=6.9击，承载力标准值139kPa，层厚为：0.70m~4.00m。

④强风化泥质粉砂岩(J₃)：黄色，紫红色，薄层状，较破碎，未揭穿。

夯后地层标准贯入试验击数统计表见表2。

表2说明，各地层标准贯入试验击数统计值的变异系数较小，经强夯处理后，地层的密实度和承载力在水平方向上较均匀。

3. 静载荷试验

3组静载荷试验P-s曲线见图1~图3，由各试验点的P~s曲线和静载荷试验汇总表(表3)可以看出，各试验点静载荷试验最大荷载均加至1600kN（400kPa），均未达到极限状态。从P~s曲线可以看出，各试验点的P~s曲线均无明显的拐点和陡降段，为一条完整连续的平缓光滑曲线。依据《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-91)确定复合地基承载力基本值的规定，取各试验点的最大荷载的1/2即200kPa为复合地基承载力基本值。

从表3和静载荷试验P-s曲线（图1～图3）可以看出，经强夯处理后，地基承载力、沉降量和差异沉降均满足设计要求。

四、结论

经强夯处理后，各地层的密实度和承载力在水平方向上较均匀，其承载力标准值和沉降量及差异沉降均满足设计要求。

(1)根据试验和本工程实践，证明高能级强夯法处理吹填土，效果显著，地基承载力较在程度增长。

(2)强夯处理范围内地基土在水平方向、垂直方向的密实度和承载力均匀性较好。

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