地基处理-作业论文.doc

地基处理强夯法工程实例 强夯法处理冶金渣堆场上建造重型厂房概述：强夯法指的是为提高软弱地基的承载力，用重型锤自一定的高度下落并且夯击土层，使地基迅速固结的方法，它利用起吊设备,将1025吨的重锤提升至1025米高的地方使其自由下落，依靠强大的夯击能和冲击波作用夯实土层。现有经验表明：在100200吨米夯实能量下，一般可获得36米的有效夯实深度。此例子是利用高级强夯工艺处理冶金渣堆场，作为重型工业厂房地基的处理技术。在冶金渣堆场上建造重庆钢铁公司烧结厂，取得了良好的工程效果和经济效益。同样，在武汉钢铁公司重型厂房的地集中，也采用了高能级强夯挤淤工艺，同样取得了良好的技术经济效益。冶金工业的排渣量十分巨大，约占钢铁产量的两成到六成左右。同时，冶渣成分复杂、均匀性差，而且有稳定性问题，通常作为废料堆置，或仅仅限于作临时性建筑或轻型建筑物的地基，而不作为重型工业厂房建筑地基。随着钢铁工业的发展，大型钢厂的堆渣场通常占地数千平方米以上，在土地开发利用问题日益突出的今天，对冶金渣场的开发具有重要意义。尤其是某些座落在大、中城市及其近郊的重型工业老厂，已经没有土地来征用，严重影响企业的发展前途，现如今，最好的办法就是利用现有土地，在冶金渣堆场上建造厂房。现在以重庆钢铁公司烧结厂为例。场地为19571959年填筑的废渣场，渣层厚达20m，冲沟基底为强风化泥岩。渣层的容许承载力为100kPa150kPa，已经没有风化稳定问题。渣土成分与构造极不均匀，夹有块石、废钢、砖石等物，按粒径属角砾。内摩擦角平均为42度，渣间或者几十厘米的大块及水平硬层。后者强度极高，开凿困难，厚度0.10.3m，不连续，没有利用价值。渣土的构造类似夹心饼干，倾斜层(由于废渣倒出后在自重下滚落形成)与水平层交互出现。在大块或废钢附近则会出现空洞。采用强夯处理者为烧结厂的地基，共约8000m2，单柱最大荷载800t，要求地基承载力能达到350kPa。设计：试验用的设备为改装的原民主德国布尼查履带吊，夯锤重27吨，直径2.87m，面积6.47m2，为钢壳充填混凝土，最大落高25m。试验分I、II两个场地进行，要求加固影响深度大于10m。为对比不同夯点间距、不同夯击能量的加固效果，以及考虑渣土内摩阻大、大空隙多等因素，采用了比较高的单位面积能量指标。夯点间距分为6m、5m两种，单锤夯击能量分62510kNm（1986年国内最大能级）和50010kNm两种。图6-1是两个试验场的工程地质柱状图和夯点测点布置。图6-1试验场地工程地质柱状图和夯点与测点布置图(a)场地I；(b)场地II表6-1是夯击工艺参数。夯击分三遍进行。第一遍夯点布置成正方形。第二遍夯正方形中点。第三遍全场地依次满夯，能量降低，夯点相切。图6-2、图6-3为夯击沉降量典型曲线和夯坑地面变形曲线，由图可以看出，选择工艺参数是恰当的，夯击能全部用于夯实土层，未形成明显挤出。图6-2 场地1-4号夯坑土沉降 图6-3 场地1号夯坑地面变形强夯锤质量可取1040t，其底面形式适宜采用圆形或者多边形，锤底面积宜按土的性质确定，锤底静接地压力值可取 2540kPa。锤的底面宜对称设置若干个与其顶面贯通的排气孔，孔径可取250300mm。在强夯施工时应该注意，所产生的振动对邻近的建筑物或者设备产生有害的影响时，应该设置一些监测点，并且采取挖隔振沟等隔振或防振措施等等，来减少对建筑物的影响。夯点的夯击次数，应按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定，并应同时满足下列条件：1、最后两击的平均夯沉量不宜大于下列数值：当单击夯击能小于4000kNm时为50mm；当单击夯击能为40006000kNm时为100mm ；当单击夯击能大于6000kNm 时为 200mm ；2、夯坑周围地面不应发生过大的隆起；3、不因夯坑过深而发生提锤困难。夯击遍数应根据地基土的性质确定，可采用点夯23遍，对于渗透性较差的细颗粒土，必要时夯击遍数可适当增加。最后再以低能量满夯2遍，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接。 两遍夯击之间应有一定的时间间隔，间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。当缺少实测资料时，可根据地基土的渗透性确定，对于渗透性较差的粘性土地基，间隔时间不应少于34周；对于渗透性好的地基，可以连续进行夯击。 夯击点位置可根据基底平面形状，采用等边三角形、等腰三角形或正方形布置。此例是采用正方形布置进行夯击。第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.53.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。以后，各遍夯击点间距可以适当地减小。对处理深度较深或单击夯击能较大的工程，第一遍夯击点间距宜适当增大。 强夯处理范围应大于建筑物基础范围，每边超出基础外缘的宽度宜为基底 下设计处理深度的1/2 至 2/3 ，并不宜小于3m。 强夯地基承载力特征值应通过现场载荷试验确定，初步设计时也可根据夯后原位测试和土工试验指标按现行国家标准建筑地基基础设计规范GB50007有关规定确定。 强夯地基变形计算应符合现行国家标准建筑地基基础设计规范GB 50007有关规定。夯后有效加固深度内土层的压缩模量应通过原位测试或土工试验确定。施工步骤：1、 清理并平整施工场地； 2、 标出第一遍夯点位置，并测量场地高程；3、 起重机就位，夯锤置于夯点位置； 4 、测量夯前锤顶高程；5 、将夯锤起吊到预定高度，开启脱钩装置，待夯锤脱钩自由下落后，放下吊钩，测量锤顶高程，若发现因坑底倾斜而造成夯锤歪斜时，应及时将坑底整平； 6 、按设计规定的夯击次数及控制标准，完成一个夯点的夯击；7 、换夯点，重复步骤3至6，完成第一遍全部夯点的夯击； 8、 用推土机将夯坑填平，并测量场地高程； 9、 在规定的间隔时间后，按上述步骤逐次完成全部夯击遍数，最后用低能量满夯，将场地表层松土夯实，并测量夯后场地高程。施工过程中应有专人负责下列监测工作： 1 、开夯前应检查夯锤质量和落距，以确保单击夯击能量符合设计要求； 2 、在每一遍夯击前，应对夯点放线进行复核，夯完后检查夯坑位置，发现偏差或漏夯应及时纠正； 3 、按设计要求检查每个夯点的夯击次数和每击的夯沉量。对强夯置换尚应检查置换深度。最后，施工过程中应对各项参数及情况进行详细记录。检测验收：强夯处理后的地基竣工验收承载力检验，应在施工结束后间隔一定时间方能进行，对于碎石土和砂土地基，其间隔时间可取714d；粉土和粘性土地基可取1428d。 通常采用荷载试验、原状土检验、标贯试验或旁压仪试验等方法，来检验强夯的加密效果。由于冶金渣场的特殊性，使得原状土样检验、标贯及旁压仪等常规手段不能应用。因为现场存在不少局部硬壳（由于倾倒高温冶金渣而形成）强度很高，仅依据少量静荷载压板的试验结果不能充分反映加固效果，特别是不能反映深部加密效果。若做很多压板试验，又为工程造价和工期所不允许。因此，本试验工程中除压板试验外，还采用了重型动力触探、土中波速测定、土压力变化测定、土层相对压应变测定、共振法表土刚度测定、地表加速度测定及现场大体积的重力密度试验等测定方法，对冶金渣地基强夯处理效果进行综合评定。1 现场大体积的重力密度实验（5米以上）探坑显示，渣层剖面十分复杂；密度分布很不均匀，夯前体积密度为1.057-1.459t/m3(挖土体积不小于0.4*0.4*0.3m3)。夯后-5m以上土体明显压密、均匀、实测重力密度为1.954-1.960t/m3。2 静荷载板试验使用1m2(3个)和0.5m2(1个)压板，进行夯前、夯后静荷载试验。经查明，1号试验点夯前压板下遇到地下硬壳，承载能力偏高，夯前、夯后的对比没有代表性。2号试验点的结果反映了大多数地基剖面承载力的提高幅度。夯前允许承载力一般为150kPa，夯后承载力可达到350kPa以上。3 重型动力触探在触探过程中出现两个问题：一是，钢渣中钻进速度慢，合金钻头磨损大；二是，碰到大块或浮土使击数偏高或偏低。应该剔除那些明显受浮土或大块影响的触探值。5m以上属硬壳层，触探值由24击升到夯后的812击；5m以下由3-6击上升到夯击后的410击。从强夯前后动触击数的比较中看不出夯点间距(5m和6m)的差异对加固效果有明显影响。而625tm的加固效果在浅层要比500tm的效果稍好一点。4 波速测试对于一般建筑地基而言，波速（剪切波与压缩波）与承载力及其他土性指标有良好的对应关系，冶金渣地基缺乏这方面的对比数据。但是，从夯前、夯后波速的明显变化，可以定性地分析出强夯的加密效果是显著的。同时，深部波速测试也能较好地反映强夯对深部的影响，这是静压等常规方法所不及的。5 土压力测试压力盒采用丹东产的LXY-4型压力盒，它能反映静土压力的变化。强夯时静土压（自重）虽没有变化，但强夯使压力盒周围介质挤密，改变了土压力盒上薄膜的变形状态，因而能定性地反映压密效果。6 土中压缩应变测试为测试土中分层压缩应变，本试验首创采用位移计改装成相对压缩计，埋置于夯点下的不同的深度处，量测夯击过程中各深度处土的相对压缩量。压缩累计值与击数成正比。强夯对冶金渣场的加固影响深度超过14m，因14.29m处的应变值已达到1。7 共振法测试渣土地基承载力采用体积0.5m3的混凝土块，在变频激振力下强迫振动，通过自振频率与刚度的关系确定允许沉降，计算地基容许承载力。场地I 的共振法结果为：夯前(fs)=175kPa；夯后(fs)=330kPa。与静荷载试验结果有良好的对应关系。8 地表加速度衰减测试从距离夯点2m处至50m处，地表垂直加速度由4g降到0.1g。同时实测了距夯点25m处框架结构上的水平加速度0.24g，是同距离自由地表的1/3左右，对结构无害。结论：重钢烧结厂已于1989年建成投产，经强夯处理的厂房结构使用正常，地基累计沉降量9mm，差异沉降小于5mm，完全满足了使用要求。与原打桩方案相比，节约投资260万元左右。在确定夯后容许承载力时考虑到此系国内初次，取值偏于安全。土的容许承载力由夯前的100 150kPa提高到350kPa以上，均匀性大为改善，可作为重型厂房的地基。个人认为，现阶段，我们应该加强地基处理工作方面的研究，弄清楚施工过程中每一个细节问题。社会进入市场经济以来，在工程中科学研究变得越来越少，只是一味的搬用旧人的方法而不去进行创新，大家都去为了市场竞争而挣钱，很少去做科研工作，这样下去我们不推陈出新，也就意味着民族的落后。其实在地基处理中还有许多问题亟待解决，比如如何才能在花很少的钱的情况下使地基稳固，如何提高工程的进度而不拖延工期等等。近代历史上，也出现过许许多多的由于地基不稳固而造成的事故，这些事故不仅是让楼房造成了损失，也让居住的人们付出了生命的代价，财产也受到了很大的损失。 所