摘要:本文重点介绍抛石挤淤法的工作原理及适用范围,并通过工程实例比较抛石挤淤法与桩基础在施工和造价方面的优缺点,建议抛石挤淤法在软土地基处理中得到广泛应用。
关键词:抛石挤淤法;地基处理;淤泥质粘土;工程造价
Abstract: This paper focuses on Riprap compaction principle and suitable scope, and through the project example, riprap silt squeezing method and pile foundation in construction and cost advantages and disadvantages, suggested stone-fling mud-extracted method in soft soil foundation treatment have been widely applied in.
Keywords: Rip-rapping method;Foundation treatment;Slit;Project cost
中***分类号: TU4 文献标识码: A 文章编号:
前言
软土是指在静态或缓慢流水的环境中沉积,具有含水率大、孔隙比大、高压缩性等特点的粘性土[1],这种土工程强度低,需要经过处理才能用于工程建设之中,在我国这种土大量存在。目前,软土地基处理一般采用桩基础,然而桩基础费时费力,造价也高。还有一种软土地基处理方法,叫作抛石挤淤法,俗称抛毛石法,它属于排水固结法的一种。这种地基处理方法具有工艺简单、施工方便、工期短、造价低等特点,已逐渐应用于软土地基的处理之中。本文重点介绍这种方法,希望通过工程实例将这种方法得以推广。
1 、抛石挤淤法的工作原理
在工程中,软土含水量大、孔隙比大、透水性弱、抗剪切强度低。抛石挤淤法是在软土中抛入大直径石材,利用碾压,震动,扰动等破坏原有软土的颗粒结构。当石材挤入软土时,软土颗粒结构重新调整,孔隙水通过石材排出,空隙压力逐渐减弱消失,使下卧层淤泥质粘土性质得到改善[2]。软土通过石材的置换和挤密,形成石材地基,这时的地基承载力得到显著提高,沉降量相对减少,石材地基中的淤泥质粘土颗粒结构重新调整,且利用石材的良好的排水作用,加速地基固结,使得淤泥质粘土的性能得到了提高与恢复[2]。
2、抛石挤淤法的优缺点及适用范围
2.1优缺点
抛石挤淤法的优点在于:工艺简单、施工方便、工期短、造价低、经济效益高。缺点在于:地基承载力较低,沉降量较大。经过处理后的地基承载力一般可达到150KN/m2,该值因各地地质条件不同会产生差异,需经过静载实验来确定该值大小。
2.2适用范围
目前,抛石挤淤法还处于不断发展和完善的阶段,理论体系还不是非常完善,计算体系在我国还没有形成统一的标准,在各种地基处理手册和施工规范中对抛石挤淤法仅作简单的介绍。笔者根据在陕西龙门钢铁集团黄河漫滩地带十多年的施工经验,结合我部门十多年的工程实践,抛石挤淤法适用于如下工程类型:
1)箱体、筒体结构(包括地下箱体、筒体结构)
2)大片筏基础低层框架结构
3)结构荷载较小的工业与民用建筑和部分公用建(构)筑物,如:大型排水涵洞、电缆涵洞、铁路公路路基、挡墙地基、大面积料场等。
在不久的将来,我国抛石挤淤法的理论计算体系趋于完善,抛石挤淤法将不再局限于上述工程类型,应用范围会更加广泛。
2.3工程应用
结合笔者的工程实践和我部门抛石挤淤法在陕西龙门黄河漫滩地带的工程应用。自2004年~2012年,抛石挤淤法在陕西龙门钢铁集团已先后成功的应用在了以下工程中的地基处理: 原14#水源井、白灰窑一期的窑体、一期废水处理工程平流沉淀池、旋流池、一期高炉技改项目的烧结部分煤气管道支架和1#,2#高炉受料槽、二期高炉技改项目的3#,4#高炉汽车受料槽、铸铁机工程的平流沉淀池、4#高炉毛石挡墙、8万~10万m3部分煤气管网支架等。
以上工程实例证明,抛石挤淤法能够成功的处理部分软土地基,该方法在工程建设中为我公司节省了大量的人力、物力、财力,为工程的早日投产运营奠定基础。
3、抛石挤淤法施工应注意的几点问题
3.1抛石挤淤法所用石材直径应大于300mm,当高出淤泥层后应改用级配良好的石材,以增加地基的密实性。
3.2在抛石回填时,每次回填厚度宜为400~600mm,否则易造成震动能量的减弱,对淤泥质粘土起不到震动破坏作用或石材难以挤入淤泥。
3.3回填时应分层振动碾压,每次应碾压密实。
4、抛石挤淤法在处理工程问题的几点思路
目前,在处理软土地基时,设计单位一般会采用桩基础,而大量的工程实例表明:抛石挤淤法代替桩基础进行软土地基处理。在采用抛石挤淤法代替桩基础处理软土地基时,按照工程类型可采用以下几种思路进行处理:
1)在处理箱型基础、板筏基础软土地基时,荷载估算应在求出结构面荷载的基础上乘以一个安全系数(或称经验系数),该系数取值应根据各地的地质条件和抗震等级的不同而确定。在目前还没有形成完善的计算体系标准的情况下,我部门在本地安全系数的取值为1.5~3.5。
2)在处理低层框架结构或民用砖混结构软土地基时,荷载估算一般为:每层面积×层数n×20,20为单位面积荷载估算值,单位为Kn/m2。在结构为框架结构时,求出荷载最大的柱基础再乘以1.5~2.5的安全系数。特殊情况下为了减少建筑物的沉降量,可考虑适当加大基础底面积,并用连系梁连结增加结构的整体刚度;在结构为砖混结构时(三层以下含三层),根据上部荷载求出条形基础线荷载,并乘以安全系数1.5~2.0。为减少沉降量,增加结构整体刚度,可适当增大条形基础的面积,或在条基下增加钢筋砼板带,或在板带中加暗梁。
3) 在处理管网支架基础地基时,由于管网支架除受正常荷载外,还受温度变形应力和风荷载的影响,这时除了正常的荷载验算外,还应进行抗倾翻验算。
5、工程实例分析
2004年陕西龙门钢铁集团废水处理一期工程旋流沉淀池地基处理方案。工程简介:旋流沉淀池直径14.6m,池壁厚度300mm,高度4.5mm,底板厚度700mm,直径为16.5m,地下埋深1.5m,原基础设计为15根灌注桩,直径800mm,桩长21.0m,要求单桩承载力特征值为1800kn。现场为黄河涨水后形成的淤泥质粘性土,厚度3.0m左右,打桩设备难以进场施工。汛期时黄河最高水位比±0.000低2.00m,我部门经参照同时期同地质条件下一期白灰窑窑体抛石挤淤法地基处理的静载实验结果,并经过荷载估算,决定采用抛石挤淤法进行处理。
5.1、方案变更分析
5.1.1、承载力验算
荷载估算:
旋流沉淀池荷载分三部分,池体自重、满荷载(水)重量、运行时设备自重(没有动力荷载),设备重为3.0t(由于旋流沉淀池平时很少上人,且施工荷载与满荷载不同时出现,所以不考虑活荷载)。因此荷载最大值为:
GK=(14.6×3.14×0.3+3.14×16.52÷4×0.7)×2.5+(14.6-0.15)×4.5×1.0+3
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