苏丹港地区珊瑚礁回填料的加固效果检测分析*

檀会春，刘 用

（1.中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东广州 510230；2.中国港湾工程有限责任公司，北京 100027）

苏丹港地区珊瑚礁回填料的加固效果检测分析*

檀会春1，刘 用2

（1.中交第四航务工程勘察设计院有限公司，广东广州 510230；2.中国港湾工程有限责任公司，北京 100027）

以苏丹港新集装箱码头后方堆场地基处理工程作为依托，设立了珊瑚礁回填料地基加固试验区，通过现场检测地基加固前后的物理力学指标，分析振冲碾压和强夯两种加固方法对珊瑚礁回填料的加固效果.从现场试验情况可以得出，珊瑚礁作为堆场回填料，在采用振冲碾压和强夯两种方法时都能够使地基回弹模量值大幅提高，加固后回弹模量、CBR值、SPT击数，500kJ强夯法加固效果均略优于振动碾压.

珊瑚礁；回填料；加固；检测

珊瑚礁回填料在世界沿海珊瑚礁地区广泛存在，以珊瑚礁回填料作为地基材料，既能就地取材，节省建筑材料的运输成本，大大降低工程造价，又可解决沿海地区航道疏浚过程中产生的珊瑚礁碎屑废土堆场问题，缓解砂石资源供应紧缺的矛盾，具有显著的工程和经济效益.但珊瑚礁回填料属于一种特殊的岩土材料，具有疏松、多孔隙、可破碎性，压缩性大，承载力低等特性.必须对珊瑚礁回填料地基进行加固处理，才能确保建筑物基础使用过程中的安全可靠［1，2］.

1 试验区两种加固方法的施工参数

在碾压试验区开展珊瑚礁填料的现场振动碾压典型施工，确定合适碾压遍数.根据现场条件确定该填料的碾压遍数，选取2块10m×30m的试验区域，选取了5个试验点.现场重型振动压路机工作质量为20t，激振力为240～270kN，频率28～32HZ，额定功率70～92kW，碾压速度控制在2～3km／h，不得超过4km／h.

在500kN·m能级强夯试验区，锤重180kN，落距20m，强夯施工过程中实测500kN·m强夯区域夯坑最大沉降量0.35m，最小沉降量0.10m，场地平均沉降0.20m，单个夯坑平均夯击数12击.

表1 试验区500kJ强夯施工参数

2 珊瑚礁回填料地基加固的现场检测分析

2.1 回弹模量试验

回弹模量测试方法采用PFWD测试，采用德国Gerhard公司生产的ZFG－02便携式落锤弯沉仪器，包括：加载设备、荷载板、集成数据记录和Rs323接口数据采集设备ZS－02.

图1 PFWD检测具体流程

图2 PFWD检测仪器示意图

2.1.2 回弹模量检测结果及分析

根据上述试验结果可以看出，加固后珊瑚礁回填料地基的回弹模量值有较大幅度的提高，表明采用振动碾压法和强夯法加固均可以显著提高珊瑚礁回填料地基的强度和地基承载能力，由表中的数据分析可知，振动碾压法、500kJ强夯法地基加固珊瑚礁回填料试验区得到的土基回弹模量平均值分别是32.5MPa、36.3MPa，与加固前的地基土回弹模量（约13MPa）相比，土基回弹模量值分别大约提高了250%、280%.两种加固方法的加固效果，500kJ强夯法优于振动碾压法.

表2 回弹模量检测数据

图3 两种加固方法地基回弹模量比较

2.2 CBR测试

对于珊瑚礁回填料堆场而言，地基土以下部位在上部荷载的作用下，不仅存在着整体的变形，即整体沉降，还会发生局部剪切破坏变形.当局部发生剪切破坏后，该处会成为地基的一个软弱点，从而可能会造成地基表面变形、沉陷等病害.因此，通过开展CBR试验研究，可以检测珊瑚礁填料地基能否满足上部荷载承载力要求，从而对珊瑚礁回填料的地基加固提供有益的参考依据.

2.2.1 现场CBR测试仪器和原理

主要仪器：

三是重新定位规模。未来区县职业教育的中职在校生规模应该与普通高中的在校生规模大体相当，这是我国经过反复论证后提出并多次强调的重要国策，也是社会经济结构对人才需求的规律性要求。

（1）荷载装置：设有加劲横梁的载重汽车，后轴重不小于60kN.

（2）现场测试装置：由千斤顶、测力计、球座、贯入杆、荷载板及百分表等组成.

测试原理：

在地基施工现场，用载重汽车作为反力架，通过千斤顶连续加载，使贯入杆匀速压入土基.为了模拟路面结构对土基的附加应力，在贯入杆位置安放荷载板.地基土强度越高，贯入量为25mm或50mm的荷载越大，即CBR值越大.

图4 CBR测试仪器

2.2.2 CBR现场检测结果及分析

表3 振动碾压法和500kJ强夯法CBR检测结果

从表3可以看出，CBR值受击实功的影响也较大，击实功越大，压实度越大，则CBR值越大.其主要原因是随着密实度的增大，颗粒排列更加密集，同时土体对仪器的侧壁正应力增大，加大了土体侧壁摩擦力，颗粒在外力作用下只有克服其间较大的阻力才可能发生相对位移，所以随着击实功的增加，土的密实度越大，随之表现出的地基土的强度越大，地基承载力越大，CBR值也自然会呈增大的趋势.贯入量相同（5mm）的CBR比较，500kJ强夯法＞振动碾压法.

两种加固方法条件下，珊瑚礁回填料的CBR值随加固方法变化的曲线如图5、6所示.分析可知，在相同的贯入量下，CBR试验所需的压力500kJ强夯法大于振动碾压法.

图5 500kJ强夯加固前后CBR

图6 振动碾压加固前后CBR

2.3 SPT原位测试

2.3.1 SPT现场测试仪器

标准贯入试验SPT，使用SPT锤将钻杆底部的对开管式贯入器打入钻孔孔底的土中，取得土样.标准贯入试验现场检测采用的是北京探矿机械厂生产的150型钻机设备，落锤重63.5±0.5kg，落距76±2cm，钻杆直径42mm，采用对开管贯入器，贯入器长度大于500mm，外径51mm，内径35mm. 2.3.2 SPT原位测试结果及分析

分析图7－10可以看出，在强夯前，由于吹填珊瑚礁回填料的结构比较松散，表层土体的强度都不太高，在表层1.5m范围内土体的标贯击数普遍小于15击，但在1.5m以下虽受上覆的珊瑚礁回填料的重量的影响，但其标贯击数有一定程度的上升，为15～20击.这也说明珊瑚礁回填料在自重的作用下密实，其地基土承载力很难达到设计的要求，所以必须对珊瑚礁回填料进行振动碾压或强夯的处理.从振动碾压法加固前、加固后的对比曲线可以看出，深度0.5米处，加固前其标贯击数为12～15击，加固后标贯击数42～45击；深度大约1.0米处，加固前为标贯击数15～20击，加固后标贯击数16～20击；标贯击数随着深度的增加迅速减少，若采用振动碾压法加固珊瑚礁回填料，其处理深度非常有限，仅在0.5m左右.将500kJ强夯法夯前、夯后标贯击数和振动碾压法相比较，深度大约0.5m处，加固前其标贯击数为9～10击，500kJ强夯加固后，其标贯击数为38～39击，深度大约1.5米处，加固前为标贯击数15～16击，加固后标贯击数25～28击［3，4］.

图7 振动碾压－1加固前后的SPT击数曲线

图8 振动碾压－2加固前后的SPT击数曲线

图9 500kJ－1加固前后的SPT击数曲线

图10 500kJ－2加固前后的SPT击数曲线

分析图11、12可以得出，振动碾压法和500kJ强夯法相比，500kJ强夯加固地基的处理深度较大，比振动碾压法加固的深度多1.5m左右.可以得出：振动碾压法和强夯法比较，振动碾压法只是适合加固表层的珊瑚礁回填料，其加固深度相当有限，当下卧层地基土的承载力较大时，加固的深度较小时（一般小于0.5m），可以考虑用此方法加固珊瑚礁回填料.500kJ强夯加固地基由于夯击能较小，加固的深度效果和深度也比较有限，其加固的效果略好于振动碾压法，加固的有效深度大于振动碾压法.两种加固方法加固效果相比较：500kJ强夯加固效果优于振动碾压法.量、现场CBR试验、SPT原位测试，可以得到如下结论：

图11 振动碾压加固前后的SPT击数增量曲线

图12 500kJ强夯加固前后的SPT击数增量曲线

（1）在不同加固方法下，珊瑚礁回填料地基土回弹模量值均有较大幅度的提高.与加固前地基土回弹模量（大约13MPa）相比，经过振动碾压法、500kJ强夯加固后回弹模量分别是32.5MPa、36.3MPa，其值分别提高了大约250%、280%.

（2）珊瑚礁回填料现场CBR检测可知，土的压实度越大，表现出的地基的强度越大，CBR值也呈增大的趋势.根据贯入量5mm的现场CBR检测结果，与珊瑚礁回填料加固前相比，振动碾压法CBR值提高了216%，500kJ强夯加固CBR值提高了277%.

（3）从SPT检测数据可知，采用振动碾压法加固珊瑚礁回填料，其处理有效深度较小，仅0.5m左右.在深度大约0.5m内，加固前其标贯击数为12～15击，加固后标贯击数42～45击；500kJ强夯法加固效果比振动碾压法稍好，500kJ强夯加固地基的处理深度大约为2.0m，深度大约0.5m处，加固前其标贯击数为9～10击，500kJ强夯加固后，其标贯击数为38～39击.

［1］蔡泽明，罗新华.苏丹萨瓦金港工程地质勘察报告［R］.广州：中交第四航务工程勘察设计院有限公司，2006.

［2］梁文成.苏丹珊瑚礁灰岩地区地质勘察总结［J］.水运工程，2009，（7）：151－153.

［3］中华人民共和国交通部.JTS147－1－2010港口工程地基规范［S］.北京：人民交通出版社，2010.

［4］贺迎喜，王伟智，邱青长.红海地区珊瑚礁吹填料的压实效果研究与分析［J］.水运工程，2010，（10）：82－87.

3 结论

通过对珊瑚礁回填料在加固前、加固后进行了回弹模

（责任编校：晴川）

Analysis on Detection Results of Consolidation Effects of the Coral Reef as Back－filled Stuffing in Port Sudan Area

TAN Huichun1，LIU Yong2
（1.CCCC－FHDIEngineering Co.，Ltd.，Guangzhou Guangdong 510230，China；2.China Harbour Engineering Company Ltd.，Beijing 100027，China）

On the ground of the treatment projectof stacking－yard of new container at Port Sudan，an experimental area for consolidation of the coral reef as back－filled stuffingwas setup.The paper analyzes the testing data of physical-mechanical characters before and after ground consolidation of two compaction methods of vibroflotation and dynamic.It is indicated that the elastic modulus of ground after compaction have rapidly increase，and results of elasticmodulus＼CBR＼SPT show that the dynamic compaction（500kJ）is better than the vibroflotation compaction.

coral reef；back－filled stuffing；consolidation；detection

TU47

A

1008－4681（2014）05－0034－04

2014－07－11

檀会春（1985－），女，黑龙江绥化人，中交第四航务工程勘察设计院有限公司助理工程师，硕士.研究方向：港口航道与海岸工程.