无填料振冲法在埃及塞得东港集装箱码头中的应用

２０１１年１１月　第１１期总第４６０期　水运工程　Ｐｏｒｔ＆Ｗａｔｅｒｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ＮＯＶ．２０１ｌ　Ｎｏ．１１　ＳｅｒｉａｌＮｏ．４６０　

无填料振冲法在埃及塞得东港　

集装箱码头中的应用　

黄国忠，薛展辉　

（中交四航局第一工程有限公司，广东广州５１０５００）　

摘要：无填料振　中法在埃及塞得东港集装箱码头二期地基处理＿Ｔ－程中得以应用。对不同振冲间距的处理效果进行了　ＣＰＴ对比试验，在选定施工参数后在大范围施工进行应用并对比施工前后ｃＰＴ数据验证处理效果。介绍无填料振冲法在码头　工程中的适用条件和取得的良好加固效果和经济效益，其Ｌ．ｒ－参数和经验可以在相同地质情况下的类似工程中推广使用。　

关键词：无填料振冲法；地基处理；码头　中图分类号：Ｕ　６５５．５４　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００２—４９７２（２０１１）１１－０２１８—０４　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖｉｂｒｏ－ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｐｏｒｔ　Ｓａｉｄ　Ｅａｓｔ　Ｐｏｒｔ　Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ　ＰｈａｓｅⅡ　ＨＵＡＮＧ　Ｇｕｏ—ｚｈｏｎｇ，ＸＵＥ　Ｚｈａｎ－ｈｕｉ　

（Ｆｉｒｓｔ　Ｃｏｍｐａｎｙ　ｏｆ　ＣＣＣＣ　Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｐｏｒｔ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５　１０５００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ＣＰＴ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｂｅｆｏｒｅ　ａｎｄ　ａｆｔｅｒ　ｓｏｉｌ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　ｕｓｉｎｇ　ｖｉｂｒｏ－ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｒｅｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｐａｃｅｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｗｏｒｋｓ　ａｔ　Ｐｏｒｔ　Ｓａｉｄ　Ｅａｓｔ　Ｃｏｎｔａｉｎｅｒ　Ｔｅｒｍｉｎａｌ　ＰｈａｓｅⅡ．ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｇｏｏｄ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ａｎｄ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｓｈａｌｌ　ｂｅ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｐｒｏｊｅｃｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｖｉｂｒｏ－ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ；ｇｒｏｕｎｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ；ｗｈａｒｆ　

码头工程地质一般为松、软土地基，这种地　

基物理力学强度低、压缩性大、抗震性差，因此必　

须对其进行加固处理，才能确保建筑物的安全和稳　

定。近年来，地基处理技术得到了长足的发展，出　

现了如塑料排水板的预压、真空预压法、振冲法、　水泥深层搅拌桩、ＣＦＧ桩、置换法等有效的地基处　

理方法，并形成了复合地基的新概念Ｉｌ　］。　

无填料振冲法施工工艺是以起重机吊起振　冲器，启动潜水电机带动偏心块，使振动器产生　高频振动，同时启动水泵，通过喷嘴喷射高压水　

流，在边振边冲的共同作用下，将振动器沉到地　

层中的一定深度，一方面依靠振冲器的强力振动　

使饱和砂层发生液化，砂颗粒重新排列，孔隙减　

少，另一方面依靠振冲器的水平振动力将加固体　

内一并挤压加密，从而使砂土空隙比减小，增加　相对密度，提高承载力和压缩量，是一种快速且　

有效的加固方法。　

１工程概况　

埃及塞得东港集装箱二期码头项目位于尼罗　

河三角洲边缘与地中海交界处，由中交四航局承　

建，业主为马士基航运公司。码头分４个泊位，　

码头软基处理范围共１　２００　ｍ，其中７５０　ｍ（面积约　３５　２５０　ｍ　）采用了换填振冲法（图１）。该工程设　

计施工均采用英国标准。　

Ｉ　４５０—～—　——一～……Ｈ　［—■■■■ｌ　

图１埃及塞得东港集装箱码头二期地基处理分项　工程分布（单位：ｍ）　

收稿日期：２０１１－０５—１９　作者简介：黄国忠（１９７８一），男，工程师，从事路桥工程技术管理工作。

　第１１期　黄国忠，薛展辉：无填料振　中法在埃及塞得东港集装箱码头中的应用　

１．１工程地质情况：　埃及塞得东港集装箱码头二期水工工程位于　

埃及苏伊士运河的北端，北临地中海，该港属热　

带沙漠气候，一年分为４个季节，春秋季节短，冬　

天平均最低气温ｌＯ℃，夏天平均最高气温３８　，　

降雨量少。　

平均潮高：０．４５　ｍ　ＣＤ（海图基准面），高潮　

位０．７５　ｍ　ＣＤ，低潮位一０．０５　ｍ　ＣＤ。　

施工前的地质补勘报告揭露现场的地层主要　

分为７个，各个地层的概况如下：　

１）土层１（土层①）。　土层①是含有灰色到微灰黄色的，松散一中　

等密度的完整云母及少量淤泥的细、中砂，混有　

很软一软的，含有大量的贝壳碎片的灰色黏土。砾　石为中等和较粗的岩石碎片。标准贯人击数３　２２　

击（平均数为９．４击）。该土层的顶高程一般为　

７．１３～２．０３　ｍ（平均值为３．６７　ｍ），土层的厚度从　

０．４～５．３　ｍ（平均值为２．４３　ｍ）。该土层只在岸上　

钻孔中发现。　２）土层２（土层②和②　）。　

①土层②含有少量的非常软一坚硬微黄灰色到　

灰色云母的砾石黏土，在局部钻孔内发现夹杂有少　量的淤泥质细砂，偶尔发现贝壳碎片及少量的砾石　

大小的黏土块。砾石为中等一粗的岩石碎块。标准　贯人击数范围为１～５击（平均２．７击）。土层的顶高　

程一般从４．５１￣＿１．８５　ｍ（平均值为１．３４　ＩＴＩ）。土层的　

厚度为０．６５—９．５０　ｍ（平均厚度３．８３　ｍ）。该土层仅　

仅在岸上Ｄ４，Ｄ６，Ｄ１　１，Ｄ１２，及水上ｚ２及ｚ３钻孔　

中没有发现，其余钻孔均有发现。　

②土层②　为松散一中等密、灰色的、含有完整　

云母的粉砂，伴有含有大量贝壳碎片的黏土。标准　

贯人击数为２～１９击（平均值为６．８击）。土层顶层　

高程一般为１．９～１．１ｌ　ｍ（平均值为１．４３　ｍ），土层　

厚度为２．５～５．２　ｍ（平均４．１２　ｍ），该土层只在岸上　

Ｄ４，Ｄ５和Ｄ６的钻孔中发现。　

３）土层３（土层③）。　

土层③为松散的灰色淤泥质细砂，问或伴　

有黏土层及贝壳碎片。标准贯人击数为５　３２　

击（平均为１　５．８击）。土层的顶面高程一般　为一０．４５～５．１２　ｍ（平均值为一２．１７　ｍ），土层的厚　度为０．５—１０．３０　ｍ（平均值为５．４４　ｍ）。该土层除　

了在岸上Ｄ２０、Ｄ２ｌ钻孔及海上ｚ３钻孔没有发现　

外，其余钻孔均有发现。　

４）土层４（土层④及④　）。　①土层④为非常软的灰色黏土，伴有薄层淤　

泥质细砂，间或发现贝壳碎片及腐殖质索带。标准　

贯人击数为２一ｌＯ击（平均为４．２击）。土层的顶面　

高程一般为一３．５８—一９．７９　ｍ（平均一７．０１　ｍ），土层　

厚度为２．５０～１２．７０　ｍ（平均５．２２　ｍ）。该土层除了　

在岸上Ｄ１ｌ、Ｄ１４及Ｄ１５钻孔没有发现外，其余钻孔　

均有发现。　②土层④，为松散、灰色含有完整的云母片的　

粉砂层，伴有间距较密的（１０～２０　ｃｍ间距）、非　

常薄的（１～３　ｍ）的黏土层，并含有大量的贝壳　

碎片。顶层高程一般为一５．４８　ｍ，层厚约４　ｍ，该土　

层仅在岸上ｔ）２３￣Ｌ中发现。　

５）土层５（土层⑤　和⑤　）。　

①土层⑤．为非常软一软的灰色黏土层，夹杂　

薄层粉砂，问或发现贝壳碎片卵石大小的黏土块　

和薄的腐殖质索带。标准贯人击数为２～６击（平　

均４．２击）。土层的顶高程一般为一９．４９—一１６．５　１　ｍ　（平均值为一ｌ２．５　ｍ），层厚为ｌＯ．５　２６．０　ＩＴＩ（平均　值为ｌ　７．７９　ｍ）。该土层在陆上及水上的钻孑Ｌ均有　

发现。　

②土层⑤，为软到坚硬的灰色黏土层，夹　

杂少量砂，间或发现贝壳碎片和卵石大小的黏　

土块。标准贯入击数为６　ｌ０击（平均值为７．３　

击）。土层的顶高程一般为一２３．２２—一３７．５３　ｍ　（平均值一３０．２９　ｍ），层厚为５．６～２３．４　ｍ（平均值　

ｌ　６．５４　ｍ）。该土层在陆上及水上钻孔均有发现。　

６）－Ｉ－层６（土层⑥）。　土层⑥为密实一致密实，浅灰色一灰色一微黄灰　

色一灰绿色，含有碎石的淤泥质、细一中砂层，局部　

夹杂薄一中等厚度的灰色黏土板层，间或发现贝壳　

碎片。砾石为中等一粗颗粒碳酸钙块、砂块及岩石　

碎片。在一些钻孔中发现少量小块的水泥砂块。标　

准贯入击数为４０～１００击（平均为８０．２击）。（原标　

书提供的资料是Ｓ　值５０／１　１，５０／１３）土层的顶高程　

一般为一３４．８６—．５１．０１　ｍ（平均值为一４６．８３　１ＴＩ），层　

厚为７—２９　ｍ（平均值为１４．５９　

ｍ）。该土层在陆上　水运工程　

及水上钻孔中均有发现。　７）土层７（土层⑦）。　

土层⑦为坚硬一很坚硬，灰黄色一灰褐色一浅灰　

色的砾质黏土，其中夹杂着含有锈迹的和锰铁物质　

的细一中砂板层，间或发现贝壳碎片及砾石大小的黏　土块。在几个钻孔中发现少量的水泥砂块及泥块。　

标准贯入击数为１３～３６击（平均击数为２４．６击）。土　

层顶高程为－４８．５３—．５８．２７　ｍ（平均５４．４１　ｍ），层厚　

为０．５５～１３．５　ｍ（平均６．９９　ｍ）。该土层在陆上及水　上的钻孔中都有发现。土层参数见表１。　

表１土层参数　

１．２地质情况分析　根据对地勘查结果进行分析不难发现：第１层　

由一期码头施工时堆弃的超载材料和含水率大的　

饱和砂性软黏土；第２层主要为软黏土、高膨胀性　

砂质淤泥，高膨胀性粉砂；第３层由粉质黏土和中　

密砂一细实砂组成，压缩性高且分布不连续；第４　

层由黏砂土组成，成分比较杂乱，有硬黏土、粉　

砂层。可见第１　４层是影响本工程的主要不良地　

质。可将第１和２层换填处理，然后将对该地段的　地基进行振冲法软基处理，提高地基强度和地基　

承载力，减少沉降。　

２无填料振冲法的选用　

２．１选用无填料振冲法的原因　

该工程周围砂源充足，砂场离现场仅ｌ　ｈ车　

程，综合考虑合同技术要求和当地资源情况，设　

计方提出对软弱地基进行黄砂换填，然后采用无　

填料振冲的方法（即振冲密实法）对回填的黄砂进行　处理加固。在挖除第１和２层土，并一次性回填黄　

砂后，采用振冲方式使黄砂密实达到设计承载力　

和液化的要求（就是在回填黄砂的基础上进行，　

振冲时黄砂依靠振冲器的振动力将将来自孔壁塌　

陷砂挤压密实，无需再回填料）。　

２．２现场试桩情况　

施工前选择具有代表性部位进行试桩，通过　

现场试桩结果及时调整施工参数，以便达到设计　参数。振冲试桩间距为１．５　ｉｎ，２．０　ｍ，２．５　ｍ，按等　

边三角形布置（图２）。其它施工参数见表２。　童ＣＰＴｉ，￣验点　０振冲施工点　ｒ．－Ｏ一一　．　：。。。　ｏ：ｔ－３　－－－０７　ｏ—ｏ　０　ｏ　ＪＩ　。　—ｕ一　：ｉ　ｌ０　ｏ　ｌ　ｕ　：。：　。：：ｏ。　ｏ　ｌｉ　【。。ｌ　：：：。　ｏ：　。　ｂ　ｏ。：！ｉ　ｃ『Ｉ　ｏ　！ｉ　Ｉ　ｏ　ｏ　ｌ　ｕ　ｕ　～一旦一一ｑ　一一垒一一　

图２振冲试桩桩位及ＣＰＴ试验点布置　

表２无填料振冲法施工参数　留振时间上　速　上拨间距／　水压／ＭＰ　液化电流／Ａ　ｍ’ｓ　Ｉ　１．０￣１．５　０，３￣０．５　０．１－０．２　１５－２０　

２．３试桩结果分析　振冲处理前后共完成８个Ｃ州式验点，其中振冲　

处理前完成２个ＣＰ１ｒ试验点，振冲处理后每个试验区　

完成２个ＣＰＴ试验点（图２），振冲处理前后典型的　

Ｃ州：验结果如图３所示。除了接近地表深度１．５　ｍ范　

围内，振冲处理后ｃＰｒｒ锥尖阻力ｇｃ和侧摩擦力　有稍　许提高外，其它深度锥尖阻力　均提高了４—１０倍。