溫州港狀元岙港區8#、9#多用途泊位道路堆場工程是在圍墾一期工程吹填砂的基礎上，通過對吹填海砂和其下部淤泥層進行地基加固處理具有一定承載力后，進行管道等附屬設施及道路堆場面層施工。其中，在圍堤、隔堤內側100m范圍內采用振沖法加固粉細吹填砂地基，經檢測該工法對粉細沙地基加固效果較好，經振沖法處理后道路堆場后期沉降穩定，效果較好。現將振沖法加固粉細沙地基在本工程應用情況做一介紹，為其他類似工程提供參考。
 
一、工程概況
㈠工程概況
溫州港狀元岙港區8、9#泊位道路堆場工程總面積為56.3萬㎡，其中道路11.83萬㎡，堆場36.63萬㎡，綠化6萬㎡，其他場地 1.8萬㎡，工程造價約3.1億元。該項目地基加固工程分為淤泥層的軟基處理和吹填粉細砂的加固處理。吹填砂以下的淤泥層采用常規的插設塑料排水板后堆載預壓，淤泥層排水固結達到設計指標后，進行吹填砂層地基處理。其中，圍堤與隔堤內側內吹填砂采用振沖法進行處理，其他區域吹填砂采用強夯后進行普夯的方法進行加固處理。吹填砂經振沖法加固后，經靜力觸探、標貫、載荷板檢測，砂層密實度與承載力滿足設計與規范要求。
㈡地質條件
1、該工程原泥面標高自-4.7m～0.0m不等，經軟基處理后淤泥層頂標高為-9.0m～-2.5m。工程地基屬第四紀海相軟弱淤泥及淤泥質粘土，土層自上而下依次為：1-1層-黃灰色淤泥、1-2層-灰色淤泥、1-3層-灰色淤泥、1-4層-灰色淤泥質粘土、2-1層-褐黃色含粘性土粉砂、2-2層-灰色粘土、3-1層-灰黃色～褐黃色粘土、3-2層-灰色粘土、4層-淺灰綠色粘土、5層-灰黃色～褐黃色碎石、6-1層-灰黃色全風化花崗巖、6-2層-淺黃～褐黃色強風化花崗巖、6-3層-淺灰色～淺黃色中風化花崗巖。淤泥層（1-1～1-4）呈流塑狀，無層理高壓縮性，土的物理力學性質差；粘土層（2-1～3-2）中等壓縮性，土的物理力學性質稍好；粘土層、碎石層（4～5層）低壓縮性，土的物理力學性質較好；風化花崗巖層（6-1～6-3）物理力學性質較好。
2、吹填砂卸載后加固處理前頂面標高為4.5～+5.0m，吹填砂底標高約為-8.99～-2.5m，吹填砂厚度為7.0～14m不等。吹填海砂粒徑大于0.075mm的砂顆粒含量占吹砂體積的85%以上，小于0.015mm粒徑的粉、粘顆粒含量在吹填砂體積的10%以內，吹填砂不均勻系數≥4。粉細砂層在堆載預壓卸載后具有一定的承載力，但如不對砂層進行加固處理，會存在承載力不足和在動荷載作用下局部液化等現象，對港區堆場后期沉降和使用壽命產生不利影響。
㈢道路堆場地基加固方法
本場區地基為天然軟土地基及吹填砂。對場地天然軟土地基，采用插塑料排水板＋堆載預壓進行處理。插板要求穿透淤泥層，再利用吹填砂分級分區進行堆載預壓。卸載后在采用強夯或振沖加固吹填砂層，完成后鋪設土工布及山皮石封層，振動碾壓施工至加固成型面交工。
吹填砂層采用振沖或強夯法加固。根據設計文件，圍堤后方約100m、隔堤后方約43.5m的卸載區域采用振沖法加固吹填砂層，其他區域采用強夯加固吹填砂層。見地基加固平面圖。
 
 
 

二、振沖法加固粉細沙地基檢測方法及合格標準
道路堆場工程粉細沙振沖采用不加填料振沖密實法，振沖完成后設計要求采取靜力觸探、標貫、載荷板試驗和壓實度測試四項地基檢測。
㈠靜力觸探測試
按設計要求，靜力觸探測試檢測吹填砂層加固情況時，從距砂層表面下1m開始。要求加固范圍內砂層靜力觸探Ps阻力值應不小于6MPa，檢驗頻率每5000m²檢驗1點。如其中有一點不合格，采取加密檢測，即將該區域分成數個25×40m的小塊，每小塊重新進行一次靜力觸探檢測，檢驗合格表示該小塊加固效果滿足設計要求，否則該小塊需返工重新加固。
㈡標貫檢測
砂層加固后按設計要求標準貫入N63.5的檢測范圍為砂面1m以下的吹填砂層，每1m打一次標貫，檢驗頻率每5000m²檢驗1點。要求吹填砂達到中密標準，其中砂面以下1～2m范圍內標準貫入擊數大于12擊，2m以下標準貫入擊數大于15擊。
㈢載荷板試驗
    振沖施工完畢待孔隙水壓力消散后，用壓路機振搗碾壓整平，在具有代表性區域砂面上進行載荷板試驗，載荷板布置數量為每塊地基處理區域各2塊。載荷板面積為2×2m²，試驗時間為施工結束3-4周后，要求地基容許承載力不小于150kPa。
加荷等級為8～12級，最大加荷量為三倍設計荷載。每級加荷后按間隔10、10、10、15、15min，以后每隔半小時讀一沉降，聯系兩小時內，每小時的沉降量小于0.1mm時，認為已穩定，可加下一級荷載。
在試驗時出現承壓板周圍的土明顯的側向擠出或出現裂縫和隆起，沉降急劇增大，荷載～沉降曲線出現陡降段；或在某一荷載下，24h內沉降速率不能達到穩定標準；或s/b大于等于0.06（b為承壓板寬度或直徑），可以終止加載。滿足其中一條時，其對應的前一級荷載定為極限荷載。
承載力確定可按p～s曲線上有明顯的比例界限所對應的荷載值，或取s＝0.01b、0.02b、0.03b所對應的荷載值。
㈣壓實度測試
壓實度測試采用挖坑灌砂法來測試壓實度，檢測頻率每2000m²檢驗8點，不足200m²時，至少應檢驗2點。壓實度檢測采用重型壓實標準。
檢測要求振沖吹填砂距砂面0～0.5m范圍內加固砂壓實度應達到0.93，0.5m～1.5m范圍內加固砂壓實度應達到0.90。
三、振沖加固處理的方法與基本原理
㈠振沖法加固地基的基本方法
目前，振沖法加固地基主要有兩類，一類是振沖置換法，二類是振沖密實法。國內外一般認為，振沖置換法（常指振沖碎石樁或振沖砂樁）的使用范圍為飽和松散粉細砂、中粗砂和沙礫、雜填土、人工填土、粉土和粘性土和黃土地基；振沖密實法適用于處理砂土和粉土地基，不加填料的振沖密實法僅適用于處理粘粒含量不小于10%的粗砂、中砂地基。
本工程采用不加填料的振沖密實法處理粉細砂，雖然有些工程采用此法加固地基取得了成功，但是總的來說該方法處理粉細砂地基施工技術尚不成熟，很多施工參數和施工工藝需要通過典型施工獲得。
㈡振沖密實法加固原理
振沖密實加固砂層是依靠振沖器的強力振動使松砂在振動荷載作用下，使飽和砂層發生液化，松散的、單粒結構的砂土顆粒重新排列，孔隙減小；同時依靠振沖器的重復水平振動力，在細砂自行塌落形成填料的情況下，還通過填料使砂層擠壓加密。實踐證明，飽和松散砂土受到振動時抗剪強度迅速降低，一定范圍內受振顆粒在自重及上覆壓力作用下，重新排列致密。在動荷載作用下，砂土的抗剪強度為
τ＝（σ－△u）tgφ
（σ－砂土所受到的正應力；△u－砂土所在位置的超靜孔隙水壓力；φ砂土的內摩擦角）。
當振沖器在加固砂土時，尤其是飽和砂土，在振沖器重復水平荷載作用下，土體中△u迅速增大，使土的抗剪強度減少，土粒有可能向低勢能位置轉移，這樣土體由松變緊，形成較為緊密的穩定結構以適應新的應力條件。可是△u在振動作用下會繼續增大，使△u趨近σ，此時，導致砂土的抗剪強度為零，土體開始變為流體，砂土結構遭到破壞，出現砂土液化現象。
當振沖器在加固砂土時，振沖器在振動時能產生較大的振動加速度，這一振動產生的水平力沿水平方向傳播，并在傳播中很快衰減，土體獲得這種振動能量后產生振動，這就是土質點的強迫振動。如強迫振動的頻率接近土體的自振頻率時，土體振動將會特別顯著，也會促進土體液化。
砂土液化以后，在上覆荷重和振動作用下，砂土顆粒又重新排列，使砂土孔隙比減小、相對密度增大、承載力提高、抗液化能量成倍增長。
四、振沖法在本工程中的具體應用
不加填料的振沖密實法在粉細沙地基加固中應用較少。根據設計要求，振沖加固前應進行典型試驗區施工，根據典型試驗區施工參數和檢測結果，確定大面積施工的振沖施工參數。
本工程進行了兩次振沖典型施工。第一次振沖典型施工因為施工參數選擇不當，通過靜力觸探和標準貫入試驗檢測未達到設計要求。第二次典型施工是在第一次典型施工失敗的基礎上，通過調整施工參數和改變施工工藝進行典型施工，通過地基檢測，地基加固效果達到了設計要求。后續大面積施工采用第二次典型施工獲得的施工參數和形成的施工工藝進行施工，地基加固效果很好達到設計要求。
㈠第一次振沖典型施工
1、典型施工區域選擇
C區北側圍堤后方靠近A區約7850 m²進行振沖典型施工。根據地質報告資料知，選定的典型施工區域吹填砂層較厚平均10.50m，具有很好代表性。
2、施工機械設備性能與參數
本工程振沖器型號為ZCQ-75，進行雙點共振，振沖的主要設備是一個上部為75千瓦的立式潛水電機和下部為振動機所組成的振動器。振動器的端部有射水孔，射水量為0.2~0.3m³/min，射水深度10~15m/S。振沖器的水平振動力為11t，振幅在自由振動時為4.2mm，振幅在重力加速時為9mm。機體外徑為426mm，長度為3162cm，重量為1140kg。
振沖器系列參數

類別	型號		ZCQ-75
潛水泵	功率	千瓦	75
	轉速	轉/分	1460
	額定電流	安培	60
振 動 機 體	振動頻率	次/分	1450
	動力距	N-m	68.3
	振動力	KN	160
	振幅（自由振動時）	毫米	5
	加速度（自由振動時）	米每秒平方	7.9
振動體直徑		毫米	Ф426
長度		毫米	3162
總重量		公斤	940

 
3、施工工藝流程
⑴施工測量：用全站儀放出典型施工區塊邊界，場地整平碾壓后進行標高測量，按5m×5m方格網測量高程，并做好記錄。用全站儀進行邊線放樣，設置交點控制樁。振點平面布置采用等邊三角形，間距為3.5m。
⑵場地灌水：為使加固區域砂面有適當的水壓，振沖施工前4~6小時，對將要施工的區域進行灌水，使表層干砂層飽和，以改善上部砂層振沖效果，施工機械就位后，打開水源和電源，檢查水壓、電壓和振沖器的空載電流是否正常。
⑶施工順序
軸線定位→標高引測→振沖器、吊車就位 →開啟水泵振沖器 →下沉并控制下沉速度 → 振沖上拔 → 關閉水泵振沖器 → 移至下一孔位
⑷每個孔位振沖施工工藝
振沖器鉆孔時，加大水壓，保持在0.8MPa，對準振沖孔位，誤差不超過半個振沖器直徑。
①勻速振動下沉至孔底處（泥面標高以上0.5m）留振60秒；
②勻速振動上拔至孔口處，留振120秒；
③勻速振動下沉至孔底處，留振20秒；
④勻速振動上拔0.5m，留振20秒；
⑤以次類推，每段上拔0.5m，每段留振20秒；
⑥直至孔口，留振60秒；
⑦再次振動下沉至孔第以上1.0米處，留振20秒;
⑧勻速振動上拔0.5米處，每段留振20秒；
⑨依此類推至孔口，每段上拔0.5米，每段留振20秒。
⑩一個孔位振沖結束，關閉水泵及振沖口，移至下一個孔位。
⑸技術參數控制
①振沖深度至泥面標高以上0.5米；
②貫入和上拔速度為1.5~2.0米/分鐘；
③每段提升高度為0.5米；
④水壓為600~800kpa；
⑤密實電流為55~70A；
⑥在上拔至孔口時填砂振密。
4、振沖地基加固后檢測情況
⑴振沖沉降量
完成了振沖典型施工后，與振沖前標高比較沉降量為395mm。
⑵靜力觸探測試
典型施工完成后，檢測單位分別在C區已卸載區域內選了四個點進行了靜力觸探測試和標貫測試，其中有兩個點（C-3與C-4）選在已完成振沖典型施工區域內，另有兩個點（C-1與C-2）選在尚未進行振沖典型施工區域內。檢測結果表明加固效果未達到設計要求。
本次振沖典型施工后經靜力觸探檢測得出典型區域砂層的靜力觸探比貫入阻力Ps均值如下表：（單位：MPa）

區號 深度	C-1 （加固前）	C-2 （加固前）	C-3 （加固后）	C-4 （加固后）
0m～12.0m	4.4	5.1	5.5	4.4
0m～1.0m	1.8	2.2	1.9	2.2
1.1m～2.0m	3.8	2.4	5.9	5.8
2.1m～3.0m	5.1	4.7	5.8	8.7
3.1m～4.0m	4.4	4.7	6.3	7.1
4.1m～5.0m	4.9	4.5	6.4	5.7
5.1m～6.0m	5.9	6.7	5.0	4.0
6.1m～7.0m	5.7	6.6	4.0	3.6
7.1m～8.0m	5.2	5.1	3.6	4.1
8.1m～9.0m	4.7	6.4	4.3	2.6
9.1m～10.0m	4.8	6.3	5.3	1.0
10.1m～11.0m	4.9	5.9	5.4	3.8
11.1m～12.0m	1.1	5.7	6.0	4.2

通過數據可以看出加固前后靜力觸探Ps阻力值均不能滿足設計要求的6MPa。從加固前的兩個檢測點數據可以看出砂層2～11m范圍比貫入阻力值相對較大且比較接近，砂層5～7m比貫入阻力值最大。從加固后的兩個檢測點數據可以看出砂層1.1～5m范圍比貫入阻力值較大，且有些數據達到了設計要求，但是5m以下部位砂層的比貫入阻力值大小不均且數值較小，比較加固前的檢測數據來看其阻力值反而減小。
⑶標貫檢測
本次振沖典型施工后經標準貫入（N63.5）檢測得出典型區域砂層的標準貫入（N63.5）均值如下表：(單位：擊)

區號 深度	C-1 （加固前）	C-2 （加固前）	C-3 （加固后）	C-4 （加固后）
0m～12.0m	21	18	18	17
1.65m～2.10m		15	15	22
3.10m～3.55m	21	16	27	29
4.55m～5.00m	20	18	20	15
6.00m～6.45m	18	22	18	13
7.45m～7.90m	18	26	16	6
8.90m～9.35m	24	24	22
10.35m～10.80m	23	7	25
11.80m～12.25m	24	17	4

檢測數據來表明，未振沖加固的兩個點標準貫入擊數均大于設計要求（C-2點10.35～10.8m點除外），4.55～9.35m范圍內貫入擊數較大達到20擊，而振沖加固后其最大擊數位置處于3～4m范圍內，標準貫入擊數并沒有比振沖加固前加大，反而比加固前少，C-4點7.45m以下標準貫入擊數達不到設計要求。
⑷荷載板和壓實度未做檢測。
5、第一次典型施工失敗原因分析：
⑴振沖至砂層底層施工水壓太大。造成有的振沖點在泥面以上50cm的砂層被沖穿，致使淤泥沿孔壁上涌進入砂層，致使淤泥和砂混合在一起，嚴重影響振沖加固效果。
⑵振沖底標高控制不嚴，造成擊穿砂層。首次振沖典型施工，標高控制不嚴，很多孔位的砂層被擊穿造成淤泥上涌，形成了淤泥和砂混合，嚴重影響了砂的重新排列密實。另外，場區內原灘地的地質地貌情況復雜，下臥軟土層在不同區域厚度、高程差異較大，地質勘探點位少，局部設計砂層底標高和實際不符。
⑶振沖至砂層底層時留振時間過長（60s）。
⑷振沖典型施工時有些孔砂層自行塌落灌填量不夠，局部不密實。
㈡第二次振沖典型施工
     針對第一典型施工情況又選取一塊面積約4000m²的場地進行第二次典型施工，該區設計要求的打設深度為10.75m為設計的最大深度，該區也具有較好的代表性。
1、第二次典型施工施工參數進行了相應的調整：
⑴成孔水壓由800KPa調整為600KPa，振沖至砂層底層在泥面以上50cm減少沖水，水壓控制在300KPa以下。
⑵振沖底標高由原來的0.5m，調整為泥面標高以上1m。
⑶密實電流原先為55~70A進行了調整，造孔及第一次振實加密時控制為45～50A，第二次振實加密控制在45～60A。
⑷對于振沖時個別孔位自行塌落灌填量不夠的，采用人工填料及水沖填砂的兩種方式填料。
⑸貫入及上拔速度原先為1.5～2m/min進行了調整，貫入速度調整為2m/min，上拔速度調整為3m/min。
地基振沖整平后，對砂面碾壓采用自重不小于120KN、激振力不小于270KN的振動壓路機碾壓，碾壓四遍（往返為1遍）。
2、振沖地基加固后檢測情況
⑴振沖沉降量：調整參數后，振沖典型施工沉降量為472mm。
⑵靜力觸探測試
本次振沖典型施工后經靜力觸探檢測得出典型區域砂層的靜力觸探比貫入阻力Ps均值如下表：（單位：MPa）

區號 深度	C-5	C-6
0m～12.0m	6.8	9.2
0m～1.0m	6.5	5.0
1.1m～2.0m	7.7	7.0
2.1m～3.0m	7.9	8.6
3.1m～4.0m	8.0	9.9
4.1m～5.0m	8.8	9.0
5.1m～6.0m	8.6	9.5
6.1m～7.0m	8.8	10.8
7.1m～8.0m	8.3	10.0
8.1m～9.0m	8.2	8.6
9.1m～10.0m	7.2	7.6
10.1m～11.0m	7.6	6.1
11.1m～12.0m	1.7	0.5

檢測數據表明調整振沖參數后進行的第二次典型施工加固后靜力觸探Ps阻力值均能滿足設計要求。檢測數據表明加固后比貫入阻力Ps較大的部位在3.1～8.0m范圍內。
⑶標貫檢測：
本次振沖典型施工后經標準貫入（N63.5）檢測得出典型區域砂層的標準貫入（N63.5）均值如下表：(單位：擊)

區號 深度	C-5	C-6
0m～12.0m	22.5	20
1.0m～1.45m	15	13
2.5m～2.95m	18	16
4.0m～4.45m	25	27
5.5m～5.95m	36	28
7.0m～7.45m	23	16
8.5m～8.95m	19	22
10.0m～10.45m	21	21
11.5m～11.95m	29

檢測數據表明，振沖加固的兩個點標準貫入擊數均大于設計要求，4.0m至淤泥層貫入擊數較大達到20擊左右。
⑷荷載板試驗
     按設計要求振沖地基加固后3～4周進行載荷板試驗，要求地基容許承載力不小于150KPa。
根據載荷板試驗檢測報告，試驗最大加載量為450KPa，相應的沉降量為41.32mm，卸載后的殘余沉降量為31.15mm，地基容許承載力大于設計值150 KPa。
載荷板各級加載量的沉降量及卸載后的殘余沉降量見下表：

荷載(kPa)	90	135	180	225	270	315	360
累計沉降量（mm）	3.43	7.58	11.48	16.04	21.04	25.42	30.55
荷載(kPa)	405	450	360	270	180	90	0
累計沉降量（mm）	36.07	41.32	41.13	40.17	38.91	33.82	31.15

載荷板試驗的P－S曲線見下圖
從載荷板試驗成果看，P－S關系曲線為緩變曲線，臨塑壓力Pcr特征不明顯，在3倍設計值壓力在作用下，地基承載力滿足設計要求。加固后地基容許承載力大于設計值150KPa。
 

⑸壓實度試驗
壓實度測試采用挖坑灌砂法來測試壓實度，本次檢驗16點，均達到設計要求，表明振動碾壓加固粉細吹填砂地基可行，機械選型及施工方法及施工參數選擇合理。

點位	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
0～0.5m	95	93	96	97	97	95	98	99	94	98	96	93	98	99	96	95
0.5～1.5m	91	90	93	92	93	93	94	94	91	92	91	90	95	95	92	92

㈢大面積施工情況
本工程根據第二次典型施工工藝流程及施工參數進行控制開展大面積施工。我項目部對振沖典型施工后一個月A區面積約為25000m²的施工地基進行了靜力觸探和標準貫入檢測及壓實度檢測，檢測情況如下：
⑴靜力觸探測試

區號 深度	A-1	A-2	A-3	A-4	A-5
0m～12.0m	8.3	9.2	8.6	9.2	10.1
1.1m～2.0m	7.0	9.6	6.5	8.8	10.5
2.1m～3.0m	10.5	10.1	7.1	6.7	11.1
3.1m～4.0m	8.8	8.7	9.8	6.3	11.6
4.1m～5.0m	10.5	12.8	13.4	9.5	12.4
5.1m～6.0m	11.5	13.6	8.9	15	11.8
6.1m～7.0m	13.2	11.9	11.2	18.2	12.4
7.1m～8.0m	2.0	8.2	10.3	9.1	10.6
8.1m～9.0m	0.3	7.3	4.8	10.9	9.3
9.1m～10.0m		8.9		3.8	5.8
10.1m～11.0m		6.3		0.9	0.6
11.1m～12.0m		0.8

⑵標準貫入（N63.5）檢測

區號 深度	A-1	A-2	A-3	A-4	A-5
1m～12.0m	26.2	27.9	33	29	27.8
1.0m～1.45m	15	17	18	18	17
2.45m～2.90m	28	23	39	18	24
3.90m～4.35m	22	22	39	41	26
5.35m～5.80m	39	37	37	33	32
6.80m～7.25m	27	38	33	32	31
8.25m～8.70m		38	32	32	37
9.70m～10.15m		20
11.15m～11.60m

⑶壓實度檢測
根據設計要求，在已施工完成的場地內共抽查了100個點進行壓實度檢測，檢測結果均滿足設計要求。因檢測數據較多，本處不將其列出。
根據上述大面積地基處理的檢測結果可知，采用振沖密實法加固后的粉細砂地基的加固效果達到了設計要求，其加固效果非常良好。
五、結論
1、通過兩次振沖典型施工，經深入細致地分析研究典型施工參數，得出了適用于本工程無填粗骨料振沖加固粉細砂層的施工工藝，確保了本工程能夠按照設計要求順利進行。本工程振沖法加固粉細砂地基的成功經驗，能為其他類似工程的吹填粉細砂地基加固提供參考。
2、在碎石、中粗砂材料價格貴的地區，采用振沖密實法加固粉細吹填地基，無需另外填加粗骨料，在確保施工質量的前提下，可以節約工程造價，加快施工速度。
3、振沖施工振動小，對周邊已有建筑物沉降位移影響很小。在振沖施工過程中，通過對前方圍堤、隔堤進行沉降位移觀測，振沖施工對圍堤沉降位移影響非常小。該工法對周邊有建筑物的相類似的地基加固有很大的應用價值。
4、本工程施工的一些成功經驗及有關注意事項，可供有關設計人員設計振沖施工提供參考。
 
參考文獻：
1、葉書麟、葉觀寶.地基處理與托換技術[m].北京,中國建筑工業出版社，2005。
2、周健、胡寅、林曉斌.粉細砂的室內無填料振沖試驗研究.巖土力學,2003,Vol24(5):790-795。