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岩土研究院

工程实例-高烟囱深层冲孔排土法纠倾

298 2022-02-10 15:15:17

一、工程概况

山西化肥厂水泥分厂 100m 高钢筋混凝土烟囱的地面直径为7.44m,顶部直径为3.44m,重 2600t,采用钢筋混凝土独立基础,底板直径14m,埋深 4m。地基土为Ⅱ级自重湿陷性黄土,因此将烟囱与窑尾厂房、引风机房的地基一起用6250kN· 能量的强夯处理,处理面积1298m²2,烟囱地基位于强夯处理区的北侧(图6-54)。

烟囱建于1986年,在 1993年5月发现向北倾斜,随后于6月10日和7月23日两次测得烟囱顶部向北偏移分别为1.42m和1.53m,即采取应急措施减缓北倾速度。至9月5日认定烟囱倾斜量超过规范允许值的3倍,已属危险构筑物,且该地区又属7度地震设防区,必须纠倾处理。

二、工程地质条件

地基土是具高压缩性,较高自重湿陷性和中等压缩性、中等自重湿陷性的黄土,土层剖面见图6-55。

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三、倾斜原因分析

地基土浸水后造成承载力下降和不均匀沉降是倾斜的原因。

原地下水位埋深在 40m 以下,由于强夯形成了一层不透水土层,强夯区内产生上层滞水,埋深在1.3~1.95m,强夯区外的地下水位仍较低。一方面强夯区内地基软化承载力下降,强夯地基承载力为 260kPa.浸水软化后降低至165kPa.已小于设计要求的地基承载力250kPa;另一方面,地表水沿强夯区边缘渗人未处理的土层中引起湿陷。烟囱地基北侧正位于强夯区边缘,烟囱基础埋深又较引风机房和窑尾工房深2m,造成地表水渗流向烟囱地基北侧集中,北侧地基土含水量已达28%。

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四、纠倾设计和施工

(一)方案选择

由于烟囱已处于危急状态,决定先采取应急措施稳住倾斜,然后再加固纠倾。

为了不让已很软弱的北侧地基进一步扰动,摒弃注浆等诸方法,选择双灰桩(石灰粉煤灰桩)加固。

为了纠倾,先进行较为简单的钻孔取土法试验,发现在1.4~2.7m的含水层中取土孔严重缩颈,而在 3m 以下孔壁光滑未见侧向排土,说明该法对烟囱纠倾效果不大,反而会对引风机房、窑尾工房和已施加的烟囱压重产生不利影响,故决定采用深层冲孔排土法(沉井辐射冲水法)纠倾。

(二)方案的设计和实施

1.应急阶段

采用以下三个措施用于应急;

(1)在烟囱高度 2/3处的钢环和地锚之间拉上缆风绳,东南、西南方向各一条;

(2)在南侧基础上部堆上石屑,共加压 425t;

(3)清除烟囱北侧地面的积灰,疏通排除地面积水。

2.北侧双灰桩(石灰∶粉煤灰为7∶3)加固地基阶段

双灰桩直径15cr,桩长到达基底下 5m。由外圈向内圈施工,共设置6排桩,径向排距 45cm,切向桩距37.5cm,在基础周围形成总厚度为1.8ra 的半圆周双灰桩屏幕墙(图6-56)。双灰桩应按有关要求施工。

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3.南侧沉井射水冲土阶段(与阶段2.同时进行)

(1))在南侧对称于烟囱最大倾斜轴线设置内径 1m 的沉井两只(图6-57),在沉井内挖土将沉井下沉至基础底面以下1.5m 处。沉井井筒上交错布置射水孔和回水孔,其中射水孔设置在基础下1m处,以避开强夯处理的硬上层和防止往下面的软土层中灌水,每只沉并布孔 14个。

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(2)用 20mun 管径水枪射水排土,同时用泥浆泵排出井中泥浆。根据射水操作的感觉. 以及对回倾量和回倾方向的临测调整射水深度、射水孔位和射水间数时间,直至平稳地达到纠倾要求。

4.南侧双灰桩加固阶段

烟囱纠倾复位以后,在南侧打双灰桩加固,双灰桩的设计同北侧,仅施工次序改为由内圈向外圈进行,最终与北侧双灰桩半圆周壁一起形成周圈完整的屏幕墙(图 6-56)。与此同时,沉井下部用双灰、上部用灰土分层夯填。

五、纠倾效果

回倾过程平稳安全,烟囱脱离危险,可以正常使用。双灰桩屏幕防止了今后地基浸水偏斜。全部纠倾时间62d,耗资18万元。