蘇丹港珊瑚礁回填料擊實試驗研究

余東華，鐘楠，黃俊文，賀迎喜

（1.中交四航局第五工程有限公司，福州350003；2.中交四航工程研究院有限公司，廣州510231）

蘇丹港珊瑚礁回填料擊實試驗研究

余東華1，鐘楠1，黃俊文2，賀迎喜2

（1.中交四航局第五工程有限公司，福州350003；2.中交四航工程研究院有限公司，廣州510231）

珊瑚礁回填料屬于一種特殊的巖土材料，為了獲得蘇丹港珊瑚礁回填料地基加固的施工參數(shù)，采樣進(jìn)行了珊瑚礁回填料擊實試驗。試驗表明：珊瑚礁回填料的最優(yōu)含水率10.2%～11.5%,最大干密度為1.848～1.980 g/cm3。在最優(yōu)含水率條件下進(jìn)行振動碾壓，地基加固取得了良好效果。

珊瑚礁；回填料；擊實試驗；地基加固

珊瑚礁巖土分為珊瑚礁巖和珊瑚碎屑土兩大類，珊瑚礁回填料歸屬于珊瑚碎屑土類，全世界的珊瑚礁總面積估計為28.43萬km2，主要分布于北緯30°和南緯30°之間的海岸線一帶。珊瑚礁回填料屬于一種特殊的巖土材料，其礦物成分主要為文石和高鎂方解石，它具有結(jié)構(gòu)疏松、多孔隙、易碎性、壓縮性大的特征［1-4］。目前紅海地區(qū)常用珊瑚礁回填料作為碼頭后方堆場的地基土材料，以緩解碼頭施工所需大量砂石資源緊缺的矛盾。珊瑚礁回填料承載力低，需經(jīng)過強夯或振動碾壓加固處理。擊實試驗可以獲得珊瑚礁回填料的最大干密度和最優(yōu)含水率，為地基加固提供施工參數(shù)。

1 試驗?zāi)康募霸囼灢牧?/h2>

蘇丹港新集裝箱碼頭后方堆場以珊瑚礁回填料作為地基材料，地基加固處理面積64817m2，擬采用強夯法或振動碾壓法進(jìn)行深層和淺表層地基加固處理，通過擊實試驗獲得振動碾壓法地基加固的最優(yōu)含水率，以指導(dǎo)施工。擊實試驗樣品采自吹填珊瑚礁回填料形成的陸域（圖1），從級配曲線分析（圖2），珊瑚礁回填料細(xì)粒含量（小于0.075 mm）低于10%，屬于含礫石類砂土或含砂類礫石土，室內(nèi)土工試驗測得樣品的基本性質(zhì)指標(biāo)如下：相對密度γ=1.86～1.94 kg/m3；天然密度γ0=983～1028kg/m3；吸水率M=2.1%～3.3%；化學(xué)成分CaCO3含量92%～96%,NaCl含量0.03%～0.63%。

圖1 珊瑚礁回填料形成的陸域Fig.1Land reclamation of coral?reefs backfill

圖2 珊瑚礁回填料典型級配曲線Fig.2Typical gradation curve of coral?reefs backfill

2 試驗方法及步驟

2.1 試驗方法

擊實試驗按《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50123-1999）進(jìn)行［5］，采用重型擊實試驗，擊實儀為南京土壤儀器廠生產(chǎn)的SJ型擊實儀，單位體積擊實功為2 684.9 kJ/m3，錘量4.5 kg,錘底直徑51 mm，落高457 mm，擊實筒筒高116 mm，容積2 103.9 cm3,護(hù)筒高度50 mm。實際試樣時的樣品質(zhì)量為4～10 kg，分5層，每層56擊。為了保證擊實試驗結(jié)果的準(zhǔn)確，余土高度嚴(yán)格控制在±3 mm之間。

2.2 試驗步驟

（1）采用濕法制備土樣，取某一含水率的代表性土樣10 kg碾碎，過5 mm的篩，將篩下的土樣拌勻，并測定含水率。

（2）將擊實儀平穩(wěn)置于剛性基礎(chǔ)上，擊實筒與底座連接好，安裝好護(hù)筒，在擊實筒內(nèi)壁均勻涂一層凡士林潤滑油，稱取一定量試樣，倒入擊實筒內(nèi)，分5層,每層56擊。每層試樣高度應(yīng)相等，兩層交界處的土面應(yīng)刨毛。擊實完成后，超出擊實筒頂?shù)脑嚇痈叨葢?yīng)小于6 mm。取下護(hù)筒，用直刮刀修平擊實筒頂部的試樣，拆除底板，試樣底部若超出筒外，也應(yīng)修平。擦凈筒外壁，稱試樣和筒的總質(zhì)量，計算試樣的濕密度。

（3）對不同含水率的試樣依次擊實。

3 試驗結(jié)果及分析

圖3 樣品A擊實試驗曲線Fig.3Compaction curve of sample A

圖4 樣品B擊實試驗曲線Fig.4Compaction curve of sample B

圖5 樣品C擊實試驗曲線Fig.5Compaction curve of sample C

圖6 樣品D擊實試驗曲線Fig.6Compaction curve of sample D

擊實試驗結(jié)果以干密度為縱坐標(biāo)，含水率為橫坐標(biāo)，繪制干密度及含水率的關(guān)系曲線，結(jié)果如圖3～圖6所示。從曲線分析可知，含水率較小時，干密度隨含水率的增加而增加，但當(dāng)干密度達(dá)到某一最大值后，含水率繼續(xù)增加反而使干密度減小，這個最大值即為最大干密度。含水率較小時，增加含水量，顆粒之間潤滑作用增大，自由水能增加回填料顆粒之間的聯(lián)結(jié)，并擠出孔隙中的氣體，外力作用下使它壓密，結(jié)果回填料的干密度達(dá)到最大。隨后如果繼續(xù)增加含水量，填料孔隙里的自由水不能被壓縮會產(chǎn)生超孔隙水壓力，此時的孔隙水壓力要阻止顆粒之間的聯(lián)結(jié)，其結(jié)果是干密度反而減少了。

擊實試驗結(jié)果如表1，珊瑚礁回填料的最優(yōu)含水率為10.2%～11.5%,最大干密度為1.848～1.980 g/ cm3。蘇丹港當(dāng)?shù)匮谉岣珊瞪儆?，?～10月份白天現(xiàn)場最高氣溫高達(dá)50℃以上，在這種高溫環(huán)境下，松散珊瑚礁回填料在空氣中暴露時間過長，很容易導(dǎo)致含水量損失難以壓實，珊瑚料墊層的現(xiàn)場碾壓施工需要充分控制好含水率。根據(jù)擊實試驗結(jié)果，確定振動碾壓時珊瑚礁回填料的最優(yōu)含水量為10.2%～11.5%。在相同碾壓遍數(shù)條件下，當(dāng)最優(yōu)含水率時進(jìn)行振動碾壓，經(jīng)過地基加固效果檢測，壓實度高，加固效果較好。

表1 擊實試驗成果表Tab.1Compaction test results

4 結(jié)語

蘇丹港當(dāng)?shù)匮谉岣珊瞪儆辏?～10月白天現(xiàn)場最高氣溫高達(dá)50℃以上，在這種高溫環(huán)境下，珊瑚礁回填料含水量是振動碾壓施工環(huán)節(jié)控制的關(guān)鍵，含水量控制得越嚴(yán)格，越接近最優(yōu)含水率，則壓實度越高，加固效果越好。在施工過程中，根據(jù)擊實試驗結(jié)果測試施工時的含水量，達(dá)到最優(yōu)含水率進(jìn)行振動碾壓施工，確保了地基加固取得了良好的效果。

［1］汪稔，宋朝景，趙煥庭，等.南沙群島珊瑚礁工程地質(zhì)［M］.北京∶科學(xué)出版社，1997.

［2］孫宗勛,黃鼎成.珊瑚礁工程地質(zhì)研究進(jìn)展［J］.地球科學(xué)進(jìn)展，1999,14（6）∶577-579. SUN Z X,HUANG D C.Research progress of coral reef engineering geology［J］.Advances in Earth Science,1999,14（6）∶577-579.

［3］劉崇權(quán)，楊志強，汪稔.鈣質(zhì)土力學(xué)性質(zhì)研究現(xiàn)狀與進(jìn)展［J］.巖土力學(xué)，1995，16（4）∶74-83. LIU C Q,YANG Z Q,WANG N.The status and progress of research on mechanical properties of calcareous soil［J］.Rock and soil mechanics，1995，16（4）∶74-83.

［4］呂海波，汪稔，孔令偉.鈣質(zhì)土破碎原因的細(xì)觀分析初探［J］.巖土力學(xué)與工程學(xué)報，2001，20（SⅠ）∶890-892. LV H B,WANG N,KONG L W.Preliminary discussion on calcareous soil fracture in micro analysis［J］.Chinese Journal of rock mechanics and Engineering,2001，20（SⅠ）∶890-892.

［5］國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局、中華人民共和國建設(shè)部.土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)［M］.北京∶中國計劃出版社，1999.

Research on compaction test of coral?reefs backfill in Sudan Port

YU Dong?hua1,ZHONG Nan1,HUANG Jin?wen2,HE Ying?xi2
（1.The Fifth Company of CCCC Fourth Harbor Engineering Co.,Ltd.,Fuzhou 350003,China;2.CCCC Fourth Harbor Engineering Institute Co.,Ltd.,Guangzhou 510231,China）

The coral?reefs backfill belongs to a special kind of rock and soil material.In order to obtain con?struction parameters of foundation reinforcement of coral?reefs in Sudan Port,the coral?reefs backfill sample was used for compaction test.The test shows that the optimum water content of the coral?reefs backfill is 10.2%～11.5%,and the largest dry density is 1.848～1.980 g/cm3.A good result of foundation reinforcement has been achieved by vibration rolling under the condition of optimum water content.

coral?reefs;backfill;compaction test;foundation reinforcement

TU 447

A

1005-8443（2015）05-0436-03

2015-02-28；

2015-05-08

余東華(1972-)，男，江西省贛州人，工程師，主要從事巖土工程工作。

Biography：YU Dong?hua（1972-），male，engineer.