1、海域軟基處理施工技術遷曹鐵路LC3標段海域路基地基加固處理施工技術總結一、引言隨著國家四個現代化建設事業的發展，我國沿海經濟工業港口建設蓬勃 發展，沿海地帶的基礎設施建設規模不斷擴大，近海軟土地基處理技術亦迅 速發展，功能不斷擴大，各種各樣的軟基處理技術已廣泛地應用在各種建設 工程中。二、工程概況遷曹鐵路LC3標段工程位于河北省唐山市曹妃甸區域，海域路基工程（K0+000K19+588.58）地處淺灘軟土地基，地基路域形成為吹填砂，表層 分布有淤泥及淤泥質粉質粘土，工程地質條件較差，為高壓縮性軟土，局部 區域的飽和砂土、粉土為液化土層，必須進行密實加固，提高承載力和密實 度，消除液化，不滿足鐵

2、路安全和使用功能。為確保鐵路將來安全、正常運 營，必須采用有效、合理、經濟地基處理方法。規范要求在對地基進行大面積處理前，必須先進行地基處理試驗，掌握 第一手資料，以指導大面積地基加固處理施工。根據現場地質實際情況及地 基處理實驗，設計分別采用了真空動力固結法（即強夯聯合真空降水，工藝 為三降三夯）和無填料振沖法（聯合降水）分區進行地基處理。三、施工工藝1、工作原理及使用土質范圍1.1真空動力固結真空動力固結法，即強夯擊密聯合排水固結，一方面采用高真空的排水 方式來降低地下水位、加速超靜孔隙水壓力的消除，調整土體的含水量逐步 接近最優含水量，同時具有一定的降水壓作用；另一方面采用強夯法逐漸提

3、高軟土的強度和增加處理深度，在土體接近最優含水量時，采用強夯密實土 體，同時形成表層硬殼層（達到超固結狀態），擴散應力，減少差異沉降。為 提高表層加固效果，須聯合采用振動碾壓法。本法適用于表層砂性土、粉土和飽和軟粘土，一般加固厚度56m時效果較好。1.2無填料振沖無填料振沖法其作用機理以振沖器振動頻率、水平加速度、激振力和壓 力水的聯合作用，在浸水飽和的松散砂層中向下邊沖邊振，使振沖器達到所 要加固的深度，再上下反復振沖擠密，再通過分段振動上拔留振，使浸水飽 和的松散砂層充分液化，以其激振力使液化的顆粒重新排列、減少孔隙致密， 砂層不斷下沉的同時獲得強烈的預震，并在振沖過程中將來自孔壁坍陷的原

4、 砂充入加固體一并擠壓加密，減少孔隙比，增加相對密度，提高承載力和壓 縮模量，以此來提高地基強度，減少變形，消除地震液化。本法適用于松散砂性土，粒徑小于 0.005mm的粘粒含量不超過10%，可 得到顯著的惡擠密效果；若粘粒含量大于 30%，則振沖擠密效果顯著降低。2、施工機具與設備2.1真空動力固結真空動力固結包括強夯設備與真空降水設備，主要有夯錘、起重機、脫 鉤裝置、咼真空排水設備、振動碾壓機等。2.2無填料振沖法振沖施工設備、動力及記錄儀表系統，主要包括起重機、振沖器（及電 源）、水泵、施工自動記錄系統、振動碾壓機等。3、施工工藝及施工要點3.1、真空動力固結法1）施工工藝場地整平-鋪設

5、墊層-夯點放線-第一遍真空降水-第一遍強夯-第二 遍真空降水t第二遍強夯t第三遍真空降水t第三遍強夯t推平碾壓t檢測2）施工要點平整場地：預先估計強夯后可能產生的平均地面變形，并以此確定地面 高程，然后用推土機平整。墊層及真空降排水：遇地表層為細粒土，且地下水位高的情況，有時需 在表層譜色0.52m左右的砂、砂礫或碎石，并采用真空降排水。這樣的做 的目的是在地表形成硬殼、可以確保施工機械通行、施工，又可降低地下水 位，防止夯擊效率降低。夯點定位放線：夯點的布置可根據建筑物結構類型，采用等邊三角形、 等腰三角形或正方形布置。對于處理深度較大或單擊夯擊能較大的工程，第 一遍夯擊點間距宜適當增大。夯

6、點放線定位標識宜用石灰或小木樁的辦法進 行，其偏差量不得大于5cm。強夯施工：當強夯一遍完成后，用新土或坑壁的土將行坑填平，根據工 程經驗，回填量平均厚度為加固深度的 45%,填平后再進行下一遍夯擊， 直到夯擊遍數夯完為止。兩遍夯擊之間應有一定的時間間隔，間隔時間取決 于土中超靜孔隙水壓力的消散時間。強夯處理范圍應大于建筑物基礎范圍，每邊超出基礎外緣的寬度宜為設計處理深度的1/2至2/3,并不宜小于3m。當強夯施工所產生的振動，對鄰近建筑物或設備產生產生有害的影響時，應采 取防振或隔振措施?，F場記錄：施工中應對每一遍降水、夯點的夯擊能量、夯擊次數及每次 夯擊沉降量等做好詳細的現場記錄。振動碾壓

7、：工程實踐表明，強夯完成后常存在表層1m厚左右土密實度要 比下層差，其原因是表層土無上覆壓力，側向約束小，導致夯擊時土體側向 變形大。而采用振動碾壓可有效密實 1.5m深度范圍的表層土，彌補強夯的不 足。3.2、無填料振沖法1）施工工藝平整場地T定位測放T振沖振密T振動碾壓T檢測2）施工要點振沖施工過程中應根據具體情況及時調節水壓和水量，在粉細砂層振沖 中，粉細砂層漏水量不大，水壓和水量不必過大，防止孔口回水量增大流速 增高，帶出大量細顆粒使地面淤高，而收不到真正擠密效果。此外，務必使 振沖器自由懸垂，使造孔盡可能垂直。振沖施工中應嚴格控制振沖深度，振沖、留振時間及密實電流等關鍵點 振沖深度是

8、保證工程質量的前提。振沖、留振時間是關鍵，振沖時間有兩部 分組成：振沖器下沉和上拔時間，孔底孔口及分段留振時間；分段振是樁孔 縱向砂層液化必要手段，留振是強化，留振時間長短是關系砂層液化的程度 和液化區域；控制振沖時間只有通過控制留振時間才能實現，施工必需嚴格 控制留振時間，以防止漏振。密實電流是達到質量要求的標記，施工中必需 嚴格控制電流達到設計控制值，確保密實質量。四、試驗性施工根據本工程地形地質條件情況分析，由于地基的差異性大，須在大面積 施工前進行地基處理試驗性施工，并檢測地基處理效果，在此基礎上，根據 檢測結果優化相關設計參數，以指導大面積施工。1、真空動力固結1.1試驗方案本次真空

9、動力固結試驗性施工提供了如下實驗方案（真空動力固結法地 基處理試驗方案）：真空動力固結法地基處理試驗方案試驗區名稱A1A2A3A4A5A6試驗面積（m2）202.5202.5157.5157.54545加固深度（m）565656562323降水要求第一遍地面以下3.0m,第二、三遍地面以下 4.0m井點管間距（m）3.0井點管臥管間距（m）3.0井點管長度（m）第一遍均米用4m的井點管，第二、三遍米用4m和6m的長短管相間夕卜圍封閉管井點管間距（m）1.2夯點間距（m）3.5X3.54X44X45X53.5X3.54X4每遍間隙時間12天，具體根據孔隙水壓力消散情況確定夯擊遍數（遍）22342

10、3每遍強夯擊數及能量第一遍34擊800kN m第一遍34擊1000kN m第一遍34擊800kN m第一遍34擊800kN m第一遍5擊400kN m第一遍5擊400kN m第二遍45擊1200kN m第二遍45擊1500kN m第二遍45擊1200kN m第二遍45擊1200kN m第二遍58擊600kN m第二遍58擊400kN m第三遍56擊1500kN m第三遍56擊1500kN m第三遍58擊400kN m1.2試驗成果及分析從試驗區A1A6真空動力固結法地基處理結果對照表（見附表）可以 看出，各試驗區試驗后的地基土強度較試驗前有提高，其中A3區試驗后的地 基土強度較提高最大，地基加

11、固效果最好，其施工工藝為“三降三夯”，正方形布置，夯點間距4.0m,三遍夯擊能分別為 800KN m、1200KN m、1500KN m, 可用該成果于大面積真空動力固結施工。2、無填料振沖2.1試驗方案本次無填料振沖試驗性施工提供了如下實驗方案（無填料振沖法地基處 理試驗方案）：無填料振沖法地基處理試驗方案試驗區名稱C1C2C3C4試驗面積（m ）202.5202.5202.5202.5加固深度（m）6處理后地基承載力特征值fk（KPa）150振沖間距（m）2.0m，三角形2.3m，三角形2.5m，三角形2.5m，三角形留振時間孔底標高時30S,其余每為段810S孔底標咼時30S，其余每段為

12、1015S上拔速度（m/s）1 1.5上拔間距（m）0.3 0.5水壓（MPa）0.05 0.10液化電流（A）15 202.2試驗成果及分析1）試驗成果見附表:2）通過對無填料振沖施工試驗，根據試驗檢測工前與工后對比，可以看出，通過振沖后振沖點的樁間土和樁體土承載力均有明顯提高。其中，C4區試驗后的地基土強度較試驗前提高幅度最大。3）但C3區仍然存在i-i層，其強度提高不大，故要求增加一次真空降 水固結，其施工工藝為樁長6.0m，樁間距2.5m，正三角形布置，樁兩端鎮沖 留振時間2030s,液化電流2030A，樁身其余各段留振時間1015s,液 化電流1520A，振沖分段長度0.5m,振沖水

13、壓100kpa,振沖后7天進行點 法真空降水，可用該成果于大面積振沖施工。五、大面積施工效果1、施工質量檢測通過慎密的現場試驗性施工，擇優選擇方案，確定了工藝參數，經大面 積無填料振沖地基處理結束后，進行了質量檢測，茲將檢測報告簡述如下：1）標準貫入試驗（SPT）在地基處理后1428天左右對加固地基進行標準貫入試驗，以檢驗地基 土密實度，確定地基土承載力和判定液化勢，標準貫入試驗簡略統計見下表：標準貫入試驗擊數統計表真空動力固結區無填料振沖區樣本谷量（n）2515統計范圍（擊）15.0 22.215.0 20.5平均值（擊）20.917.0最小值（擊）1515最大值（擊）2221由上表可知，標

14、準貫入擊數平均值 1720.9擊，均大于設計要求15擊。2）靜力觸探試驗（CPT）在地基處理后對加固地基進行靜力觸探試驗，以檢驗地基土比貫入阻力大小，用以評定地基土液化勢、承載力及變形模量，靜力觸探試驗簡略統計見下表：靜力觸探Ps統計表真空動力固結區無填料振沖區樣本谷量（n）2515統計范圍（MPa）2.4 4 12.473.25 10.74平均值（MPa）6.596.53最小值（MPa）2.443.25最大值（MPa）12.4710.74由上表可知，靜力觸探比貫入阻力 Ps平均值6.536.59MPa,均大于設 計要求1.2MPa。3）平板載荷試驗（PLT）對加固地基進行平板載荷試驗，以檢驗

15、土體在荷載作用下的變形特性， 確定地基土承載力俄變形模量的力學指標，平板載荷試驗簡略統計見下表：平板載荷地基系數K30計表真空動力固結區無填料振沖區樣本谷量（n）2413統計范圍（MPa/cm）1.06 1.261.03 1.19平均值（MPa/cm）1.141.09最小值（MPa/cm）1.061.03最大值（MPa/cm）1.261.19由上表可知，平板載荷試驗地基系數K30平均值1.091.14MPa/cm,滿足設計要求 K301.00MPa/cmo4）壓實系數K/相對密度Dr壓實系數/相對密度統計表真空動力固結區（壓實系數K）無填料振沖區 （相對密度Dr）樣本谷量（n）2416統計范圍

16、0.91 0.970.75 0.76平均值0.960.75最小值0.910.75最大值0.970.76由上表可知，壓實系數 K平均值0.96,滿足設計要求K 0.9;相對密度Dr平均值0.75,滿足設計要求 Dr 0.75。2、施工效果遷曹鐵路LC3標段海域路基地基，在真空動力固結及無填料振沖分區加 固處理后，經檢測：標準貫入試驗檢測589點，符合設計要求577點，基本符合要求12點， 合格率98.0%;靜力觸探試驗檢測589點，符合設計要求588點，基本符合要 求1點，合格率99.8%;載荷板試驗地基系數K30檢測842點，全部符合設計 要求，合格率100%;壓實系數K檢測693點，符合設計

17、要求677點，基本符 合要求16點，合格率97.7%;相對密度Dr檢測524點，符合設計要求522 點，基本符合要求2點，合格率99.6%。工程質量檢測成果表明各項測試指標均滿足設計要求，并且取得了工期 短、造價低、質量高的良好效果，為遷曹鐵路LC3標段提前竣工通車直接贏得了寶貴的時間！六、結束語一軟基處理發展當前我國四個現代化事業熱火朝天，沿海工業港口建設隨之迅速發展， 基礎設施建設規模不斷擴大，近海地區軟土地基加固處理問題越來越備受關 注，各種各樣的軟基處理技術因此而引進，并迅速成熟、廣泛傳播。真空動力固結（強夯聯合真空降水）、振沖擠密為軟基處理加固中兩種， 正因為其工期短、造價低、效果明

18、顯的優點，在我國工程界引起很大反響， 傳播速度之快也是空前的，相信隨著其處理技術的不斷成熟、穩定，其處理 技術將會迅速發展，功能也會不斷擴大。試驗區C1振沖法地基處理結果對照表檢測方法層序1-112巖性吹填土淤泥質 粉質粘土粉質粘土粉土粉砂時序工前工后工前工后工前工后工前工后部位原狀土樁體樁間土原狀土樁體樁間土原狀土樁體樁間土原狀土樁體樁間土標準貫入試驗(N)4.517.011.02.09.52.06.019.012.04.532.026.0靜力觸探試驗(qc)3.917.796.370.791.671.381.7413.0512.0712.1113.6113.40室內土工試驗孔隙比(eo)0

19、.8370.4540.6711.0060.4410.9780.8080.5420.8810.7630.5780.786干密度(pd)1.461.821.571.371.851.641.481.721.511.521.681.54壓縮模量(ES)17.1118.4117.693.987.874.564.6215.2510.946.3921.3219.37相對密度(Dr)0.300.910.91/靜載 何試 驗Pu(kpa)540Pa(kpa)180K30系數140(kpa/m)試驗區C2振沖法地基處理結果對照表檢測方法層序1-112巖性吹填土淤泥質粉質粘土粉質粘土粉土粉砂時序工前工后工前工后工前

20、工后工前工后部位原狀土樁體樁間土原狀土樁體樁間土原狀土樁體樁間土原狀土樁體樁間土標準貫入試驗(N)4.012.316.73.05.03.05.018.014.08.024.524.0靜力觸探試驗(qc)5.927.745.820.590.870.741.1913.804.9613.4114.5912.46室內土工試驗孔隙比(eo)0.8370.6610.7041.0060.7450.8240.7450.4380.7150.7630.5500.616干密度(pd)1.461.601.561.371.531.471.431.841.561.521.751.60壓縮模量(ES)5.9314.127.

21、094.4411.494.175.5716.7213.147.6019.6814.95相對密度(Dr)0.390.930.87/靜載 何試 驗Pu(kpa)480Pa(kpa)160K30系數（kpa/m）121試驗區C3振沖法地基處理結果對照表檢測方法層序1-112巖性吹填土淤泥質粉質粘土粉質粘土粉土粉砂時序工前工后工前工后工前工后工前工后部位原狀土樁體樁間土原狀土樁體樁間土原狀土樁體樁間土原狀土樁體樁間土標準貫入試驗（N）4.523.714.55.05.02.04.021.017.04.525.525.5靜力觸探試驗（qc）5.398.478.150.452.900.790.762.962

22、.2410.4412.7711.55室內土工試驗孔隙比（eo）0.6850.5650.6021.0350.8020.9720.7460.5540.6800.8750.5540.660干密度1.571.691.651.331.491.341.531.711.641.431.761.60（Pd）壓縮模量（ES）13.8818.9414.913.0017.844.864.7218.4816.455.4020.0918.54相對密度（Dr）0.430.960.88/靜載 何試 驗Pu（kpa）420Pa（kpa）150K30系數（kpa/m）148試驗區C4振沖法地基處理結果對照表檢測方法層序1-11

23、2巖性吹填土淤泥質 粉質粘土粉質粘土粉土粉砂時序工前工后工前工后工前工后工前工后部位原狀土樁體樁間土原狀土樁體樁間土原狀土樁體樁間土原狀土樁體樁間土標準貫入試驗（N）3.718.717.32.04.02.03.0/5.027.024.0靜力觸探試驗(qc)4.947.436.820.581.910.823.88/12.1113.8412.95室內土工試驗孔隙比(eo)0.9250.5200.7541.3790.6860.8390.520/0.8800.5480.750干密度(pd)1.381.641.511.141.581.441.51/1.401.711.51壓縮模量(ES)4.8519.0

24、617.307.3716.843.205.30/23.1715.9819.96相對密度(Dr)0.320.780.77/靜載 何試 驗Pu(kpa)Pa(kpa)K30系數(kpa/m)試驗區A1真空動力固結法地基處理結果對照表檢測方法層序2-12-2巖性吹填土粉質粘土粉土時序工前工后工前工后工前工后標準貫入試驗（N）5.014.33.712.06.517.0靜力觸探試驗（qc）0.904.780.981.062.442.81室內土工試驗孔隙比（eo）0.7090.6160.6760.8740.7370.671干密度 （pd）1.571.651.501.581.571.61壓縮模量（Es）6.339.15.7312.7911.3