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        高能級強夯法在填海工程地基處理中的應用

          高能級強夯法在填海工程地基處理中的應用

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            強夯法是一種實用、高效、經濟、環保的地基處理方法,在大型地基處理工程中得到廣泛應用,高能級強夯法施工可提高大厚度回填土的強度和均勻性,降低壓縮性,提高承載力。隨著土地資源的減少 ,工業用地向填海地基擴展,強夯法施工的應用得到發展。本文介紹了某石化場地高能級強夯法施工的地質條件、施工工藝、質量控制、檢測結果等,對類似工程具參考價值。

            1 工程概況

            本項目位于福建泉州, 項目庫區興建12臺10萬m3的儲油罐及相關設施,面積約50.03萬㎡。場地原為灘涂海域。據回填后的報告,本區域表層回填土厚為8.3m~13.0m左右,填土來源為土、石混合料,其成分多樣,地層復雜。

            2 工作方法

            本場地填土層平均超過10m,下部軟弱土層為兩類,平均厚度約4m,部分場區存在較厚軟弱土層,需通過特殊的方法將軟弱土層擠出,經回填之后,其下基本不存在軟弱土層,沉降變形小。選用本方法置換,加固深度可不小于12m,容易成為厚的硬殼層,對濕的罐底范圍內換填一定的級配碎石,提高強夯能效,處理后使用鋼混凝土環墻基礎,參數均滿足要求,且經濟高效。

            設計采用15000kN·m能級的平錘強夯聯合10000kN·m 能級的柱錘強夯置換試驗方案。處理要求:有效加固深度不小于12m( 或殘積土層、風化巖層頂或淤泥層頂);有效加固深度內加權平均壓縮模量不小于18MPa,處理后的地基承載力特征值:≥250kPa。本次強夯采用15000kN·m能級,夯點間距 9m,點夯的平均累積夯沉量為11.37m,平均夯擊數,26擊,平均回填次數為 4次,夯坑平均回填石料102.4 m3,夯坑周邊最大隆起0.42m。

            3 質量控制的方法

            3.1施工環境的選擇

            高能級強夯置換法適宜干旱季節施工,強夯置換一般選擇在雨水少的季節施工,若無法避免雨季施工,需在施工現場設置足夠數量的排水設施,將水及時排出場地。

            3.2材料的選擇

            強夯置換是把夯錘提高到設計高度后由夯錘自由落體至填料表面瞬間產生巨大的沖擊力而將石料進行擠密的過程,故對置換用的石料在強度上有一定要求,要求石料具有足夠強度,中等風化塊石成分不得少于70%,不得用質地軟的石料,且石料級配要合理,最大粒徑一般控制在小于30cm,粒徑大于 30cm且小于50cm的數量不得大于總石料數量的20%,強夯材料中含泥量不得大于5%。

            3.3機械的選擇

            考慮機械能在松軟的土地上獨立行走,高能級強夯機械一般是履帶式機械,提升采用卷揚機加門式結構裝置或拔桿結構式裝置。夯錘形式選用平錘或柱錘,夯徑一般在2.2m~2.5m左右 ,錘重在 45t~80t左右。

            3.4工藝控制強夯置換機械就位后,用提升設備將夯錘提升至設計高度后,自動脫鉤裝置將夯錘與鋼絲繩脫開,夯錘自由落體在地面沖擊一個3m的深坑, 然后開始回填石料1m厚,再提升夯錘重復 操作至出現跳錘或最后兩擊的夯沉量小于15cm為止。

            4 夯后結果

            根據規范所需,至少需采用兩種檢測手段對地基進行檢測。

            4.1瑞雷波檢測測試成果與分析

            近海側布置6臺罐的面波測驗,共50個點,分析整個置換區深層地基土的物理性質。分析處理后的頻散曲線,據分析統計,強夯處理區很均勻,Vse高。經處理,處理范圍內Vs≥250m/s,場地各部分Vs較接近,場地物理性質很好。

            根據 GB 5001—2010建筑抗震設計規范,根據經驗確定,本場地經本方法處理后,為稍密狀態;根據DBJ 15—31—2003建筑地基基礎設計規范,稍密碎石土地基承載力特征值大于200kPa,強夯有效加固深度大于12m。

            4.2平板栽荷試驗檢測結果與分析

            在各罐的底部內、外共布設6組靜載試驗,顯示處理后地基承載力≥250kPa,荷載板最大沉降,19.37mm~34.13mm,可看出力學指標滿足要求,且變形小。

            4.3地基檢測評價

            根據面波測試成果,在加固范圍內,表層加固效果較好;其下深度范圍土不均勻,強夯加固區內,部分試驗器材之外,呈點狀分布,有力學性質薄弱土層,深層加固后地基土較均勻,分層Vse高,性質穩定;深層地基土Vse高,無薄弱層,局部剝蝕。

            結合面波曲線,高能級強夯加固區,有效加固深度大于12m。有效處理范圍內強夯地基土密實度為中密,其下地基土力學強度好。

            5 觀測結果

            油罐建成后,觀測成果符合要求,如10號罐充水預壓最大沉降量48mm,其他11個罐的沉降和變形量也在設計及規范內。故本次地基處理設計、施工效果好,是沿海填海地基的一個成功范例。

            6 結語

            該區域地基土經加固后,通過平板載荷試驗和瑞利波法進行綜合對比,可得出結論:

            1)通過評價,地基土經此方法達到預期效果,夯后地基土承載力滿足要求。除此之外,從油罐建成觀測結果來看,各項指標滿足要求;

            2)本方法加固深度大,地基強度高,效果很好;

            3)本方法造價低,適用于要求工期緊的項目。目前我國沿海地區石化項目10萬m3。油罐回填地基一般均采用純樁基方案,采用高能級強夯置換法處理是一個創新,在回填較厚大型場地的地基擠密和地基處理領域中是一個新思路。

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