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【摘要】强夯加固工业厂房软土地基施工,一般采取多遍施夯工艺,每遍之间需有充分的孔压消散时间,用以加固饱和软弱地基,取得了较好地加固效果。
【关键词】强夯;加固;软弱地基;承载力
Case analysis of dynamic compaction of industrial plant construction practices
Chen Xiang, Zhou Xiao-hua
(Jiangsu Jiangzhong Group Co., LtdRugaoJiangsu226500)
【Abstract】Dynamic consolidation soft soil of industrial plant construction, in general, many times Shi tamping techniques, each times between the need for sufficient time for pore pressure dissipation for the Water-saturated soft ground, and achieved better reinforcing effect.
【Key words】Dynamic compaction; Reinforcement; Soft foundation; Bearing capacity
强夯加固工业厂房软土地基施工,一般采取多遍施夯工艺,每遍之间需有充分的孔压消散时间。为改善地基土的排水条件,加速孔隙水压力的消散,有时在地基土中设置竖向排水体。江苏江中集团有限公司在工业厂房工程实践中研究并应用 “充填强夯法”用以加固饱和软弱地基,取得了较好地加固效果。
1. 工程实例(一)某水石油化工建设的配套工程地基加固工程
1.1工程概况。某工业是国家重点建设项目石油化工建设的配套工程,有生产车间、分析车间等9项单体工程组成,拟建场区地处山前缓坡地带,地基为二级非自重湿陷性黄土,强夯施工的总面积11800平方米。分析车间所处位置的地基土可分两层;上层为堆积土,厚约1.2米,结构松散含杂质较多,下层是新近沉积的饱和亚粘土,厚3.5~5.0米,其物理力学性质指标如表W=24.2%,r=1.87g/cm3,e=0.98,Sr=96%,IL=0.78,Ea=3.9MPa,地基容许承载力100KPa。分析车间为钢筋混凝土排架结构,独立基础,对差异沉降敏感,设计要求加固后地基容许承载力达150KPa以上,加固深度为6.0米,包括1#、2#、3#分析车间加固面积共3299m2。
1.2施工方法的确定。按强夯工艺,先在地表夯成一定深度的夯坑,用碎石将其填满,再在原点夯击,反复进行夯填,直至填科量或夯击贯入度达到予定数值。在地基土中将会形成具有一定直径和深度的碎石体,对周围地基土起到挤密加固作用,并为因夯击引起的孔隙水压力的消散提供了良好的排水通道,同时以高强度低压缩性的碎石体部分地替换了低强度高压缩性软弱土。从加固机理看,这种施工工艺的充填效果起主要加固作用,故称作“充填强夯法”。
1.3施工参数设计。为满足加固6.0m深度的要求,单夯能量确定为300KNm,锤重150KN,夯锤直径2.4m,接地静比压33.3KPa。锤击数每点不少于15击,最后三击平均贯入度控制在7-9cm,拍夯能量为150KNm,每点2击。
在两个中心相距3.2m并排的独立基础下各布一个夯点,考虑到地基的稳定性,其外围再布一圈夯点,呈井点排列,夯间距为3.3×3.2m,采取连续夯击方式,填科利用矿山爆破的废弃石渣。
1.4加固效果检测。根据施工记录,单个夯点的总锤击数达到15击,最后三击平均贯入度为7～8cm,夯坑沉降量一般在2.20m左右,经探测碎石体夯入深度约2.5m。因设计要求加固后的地基容许承载力不高,故只对夯间土进行检测拍夯后经两周的间歇时间,做标准贯入(N63.5)试验,表1为典型检测点的测试结果。从夯间土的标贯击数确定的承载力来看,经充填石料强夯后,地基强度较夯前有明显提高,能满足设计要求。
2. 工程实例(二)某乳制品厂生产线地基加固工程
2.1工程概况。某乳制品厂拟建场区地势平坦,为黄河冲积成因地层,10.0m深度以内地基可分为上下两层,上部是粘土与轻亚粘土的交互沉积层,厚5.0m左右,棕、黄褐色,稍湿一湿,呈可塑一软塑状态,下部为粉细砂,层厚约6.0m,稍密,很湿,呈饱和状态。静止地下位埋深5.0m左右,天然地基的容许承载力为110KPa,按砂性土液化的有关标准,粉细砂层是可液化砂土。经多种加固方法的比较,决定采取置换强夯法。
2.2加固技术要求及施工设计。加固后的地基容许承载力达220KPa以上,加固范围从基础外缘扩大3.0m,消除基底以下10.0m范围内砂土的地震液化。试夯区选在水泥筒仓位置,面积为42.6×26.4=1124.6m2,试夯参数见表2
夯点采取井点布置,分三遍强夯、第一遍主分点,按6.8×6.8m夯间距顺序依次施夯,夯击完成后再对主夯点对角线上次夯点按6.8×6.8m夯间距进行第二遍夯击。第三遍夯击布置在主夯点前后左右的插夯点,夯间距为4.8×4.8m。填充材料就地取材,利用厂方废弃的碎砖并掺入部分碎石,用推土机配合填充夯坑。
2.3加固效果检测
2.3.1填入效果检测,碎石(砖)柱体一般分2~4次填料夯成,经开挖检测主夯点,次夯点及插夯点的实际填料夯入深度分别为4.7m ,3.75m和1.77m。由于成柱过程中的侧向挤出作用,开挖证关柱径一般扩大10~40cm不一,柱侧呈不规则曲线表。
2.3.2加固效果检测:对夯后试验厂区进行了土工标贯,载荷试验以及波速试验。在夯间共布置探井及取土钻孔6个,检测深度为10.0m,每0.5m取土样一组。现将地基土强夯前后的各项物理力学性质指标,按粘性土和砂性土两类对比列于表3。
2.3.3对充填强夯地基承载力的评价:充填强夯虽然采用强夯工艺,但又不同于;普通强夯。由于夯填体的密实度和强度很高,且具有一定的深度,可作为一个受力“桩”体来考虑,并与夯间土共同组成复合地基,因此只按夯间土的加固效果来评价其承载力不合理。充填强夯地基是一种大型复合地基,因受条件的限制,不可能做超大型的载荷极试验,在本项试验工程中采用小型载荷极试验,借助一般复合地基的经验公式,来评价置换强夯后地基的承载力和沉降模量。
根据四组载荷试验的P-S关系曲线,假定沉降量,查出相应应力,计算出置换体与夯间土的应力比及各类夯点的面积置换率,运用面积分配法建立下式,分别计算复合地基的容许承载力和沉降模量。
2.3.4砂土液化性质的判断检测,对第二层粉细砂除用标贯击数来评价外,并做了现场剪切波速试验。分别布置3个测孔,测试深度达45m。经对检测数据的分析和计算表明,地基11.0m以上的砂性土,已消除了在7度地震烈度下液化可能性。
强夯加固工业厂房软土地基施工做法,对地基土有充填、排水和挤密加固作用,效果明显,扩大了强夯的应用范围,可处理更多类型的软弱地基,技术上可行。施工可采取连续夯击工艺,无需间歇,同时由于夯间距和充填直径较大,施工速度较快。另外充填强夯对填料的要求不高,可利用不规格的碎砾石、矿渣、煤矸石等废弃物,节省工程投资。
参考文献
[1]《地基处理手册》编写委员会 主编《地基处理手册》中国建筑工业出版社 2005
[文章编号]1006-7619(2010)03-25-03
【关键词】强夯;加固;软弱地基;承载力
Case analysis of dynamic compaction of industrial plant construction practices
Chen Xiang, Zhou Xiao-hua
(Jiangsu Jiangzhong Group Co., LtdRugaoJiangsu226500)
【Abstract】Dynamic consolidation soft soil of industrial plant construction, in general, many times Shi tamping techniques, each times between the need for sufficient time for pore pressure dissipation for the Water-saturated soft ground, and achieved better reinforcing effect.
【Key words】Dynamic compaction; Reinforcement; Soft foundation; Bearing capacity
强夯加固工业厂房软土地基施工,一般采取多遍施夯工艺,每遍之间需有充分的孔压消散时间。为改善地基土的排水条件,加速孔隙水压力的消散,有时在地基土中设置竖向排水体。江苏江中集团有限公司在工业厂房工程实践中研究并应用 “充填强夯法”用以加固饱和软弱地基,取得了较好地加固效果。
1. 工程实例(一)某水石油化工建设的配套工程地基加固工程
1.1工程概况。某工业是国家重点建设项目石油化工建设的配套工程,有生产车间、分析车间等9项单体工程组成,拟建场区地处山前缓坡地带,地基为二级非自重湿陷性黄土,强夯施工的总面积11800平方米。分析车间所处位置的地基土可分两层;上层为堆积土,厚约1.2米,结构松散含杂质较多,下层是新近沉积的饱和亚粘土,厚3.5~5.0米,其物理力学性质指标如表W=24.2%,r=1.87g/cm3,e=0.98,Sr=96%,IL=0.78,Ea=3.9MPa,地基容许承载力100KPa。分析车间为钢筋混凝土排架结构,独立基础,对差异沉降敏感,设计要求加固后地基容许承载力达150KPa以上,加固深度为6.0米,包括1#、2#、3#分析车间加固面积共3299m2。
1.2施工方法的确定。按强夯工艺,先在地表夯成一定深度的夯坑,用碎石将其填满,再在原点夯击,反复进行夯填,直至填科量或夯击贯入度达到予定数值。在地基土中将会形成具有一定直径和深度的碎石体,对周围地基土起到挤密加固作用,并为因夯击引起的孔隙水压力的消散提供了良好的排水通道,同时以高强度低压缩性的碎石体部分地替换了低强度高压缩性软弱土。从加固机理看,这种施工工艺的充填效果起主要加固作用,故称作“充填强夯法”。
1.3施工参数设计。为满足加固6.0m深度的要求,单夯能量确定为300KNm,锤重150KN,夯锤直径2.4m,接地静比压33.3KPa。锤击数每点不少于15击,最后三击平均贯入度控制在7-9cm,拍夯能量为150KNm,每点2击。
在两个中心相距3.2m并排的独立基础下各布一个夯点,考虑到地基的稳定性,其外围再布一圈夯点,呈井点排列,夯间距为3.3×3.2m,采取连续夯击方式,填科利用矿山爆破的废弃石渣。
1.4加固效果检测。根据施工记录,单个夯点的总锤击数达到15击,最后三击平均贯入度为7～8cm,夯坑沉降量一般在2.20m左右,经探测碎石体夯入深度约2.5m。因设计要求加固后的地基容许承载力不高,故只对夯间土进行检测拍夯后经两周的间歇时间,做标准贯入(N63.5)试验,表1为典型检测点的测试结果。从夯间土的标贯击数确定的承载力来看,经充填石料强夯后,地基强度较夯前有明显提高,能满足设计要求。
2. 工程实例(二)某乳制品厂生产线地基加固工程
2.1工程概况。某乳制品厂拟建场区地势平坦,为黄河冲积成因地层,10.0m深度以内地基可分为上下两层,上部是粘土与轻亚粘土的交互沉积层,厚5.0m左右,棕、黄褐色,稍湿一湿,呈可塑一软塑状态,下部为粉细砂,层厚约6.0m,稍密,很湿,呈饱和状态。静止地下位埋深5.0m左右,天然地基的容许承载力为110KPa,按砂性土液化的有关标准,粉细砂层是可液化砂土。经多种加固方法的比较,决定采取置换强夯法。
2.2加固技术要求及施工设计。加固后的地基容许承载力达220KPa以上,加固范围从基础外缘扩大3.0m,消除基底以下10.0m范围内砂土的地震液化。试夯区选在水泥筒仓位置,面积为42.6×26.4=1124.6m2,试夯参数见表2
夯点采取井点布置,分三遍强夯、第一遍主分点,按6.8×6.8m夯间距顺序依次施夯,夯击完成后再对主夯点对角线上次夯点按6.8×6.8m夯间距进行第二遍夯击。第三遍夯击布置在主夯点前后左右的插夯点,夯间距为4.8×4.8m。填充材料就地取材,利用厂方废弃的碎砖并掺入部分碎石,用推土机配合填充夯坑。
2.3加固效果检测
2.3.1填入效果检测,碎石(砖)柱体一般分2~4次填料夯成,经开挖检测主夯点,次夯点及插夯点的实际填料夯入深度分别为4.7m ,3.75m和1.77m。由于成柱过程中的侧向挤出作用,开挖证关柱径一般扩大10~40cm不一,柱侧呈不规则曲线表。
2.3.2加固效果检测:对夯后试验厂区进行了土工标贯,载荷试验以及波速试验。在夯间共布置探井及取土钻孔6个,检测深度为10.0m,每0.5m取土样一组。现将地基土强夯前后的各项物理力学性质指标,按粘性土和砂性土两类对比列于表3。
2.3.3对充填强夯地基承载力的评价:充填强夯虽然采用强夯工艺,但又不同于;普通强夯。由于夯填体的密实度和强度很高,且具有一定的深度,可作为一个受力“桩”体来考虑,并与夯间土共同组成复合地基,因此只按夯间土的加固效果来评价其承载力不合理。充填强夯地基是一种大型复合地基,因受条件的限制,不可能做超大型的载荷极试验,在本项试验工程中采用小型载荷极试验,借助一般复合地基的经验公式,来评价置换强夯后地基的承载力和沉降模量。
根据四组载荷试验的P-S关系曲线,假定沉降量,查出相应应力,计算出置换体与夯间土的应力比及各类夯点的面积置换率,运用面积分配法建立下式,分别计算复合地基的容许承载力和沉降模量。
2.3.4砂土液化性质的判断检测,对第二层粉细砂除用标贯击数来评价外,并做了现场剪切波速试验。分别布置3个测孔,测试深度达45m。经对检测数据的分析和计算表明,地基11.0m以上的砂性土,已消除了在7度地震烈度下液化可能性。
强夯加固工业厂房软土地基施工做法,对地基土有充填、排水和挤密加固作用,效果明显,扩大了强夯的应用范围,可处理更多类型的软弱地基,技术上可行。施工可采取连续夯击工艺,无需间歇,同时由于夯间距和充填直径较大,施工速度较快。另外充填强夯对填料的要求不高,可利用不规格的碎砾石、矿渣、煤矸石等废弃物,节省工程投资。
参考文献
[1]《地基处理手册》编写委员会 主编《地基处理手册》中国建筑工业出版社 2005
[文章编号]1006-7619(2010)03-25-03