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岩土研究院

工程实例-粉媒灰垫层处理工程实例

333 2022-03-28 13:45:24

一、地质条件及工程概况

上海冷轧薄板厂主厂房位于长江下游冲积平原,地势平坦低洼,水系发育,地下水埋深较浅(lm 左右)。地层自上而下为;褐黄色粉质粘土层(为持力层),地基土承载力为 80kPa3 较厚的淤泥质粘性土,承载力为 60~70kPa。设计地坪标高高于原始地面标高0.7~1.0m,持力层承载力低,满足不了设计要求。需进行地基处理。

工程占地东西长约700m,南北宽约 440m;总面积 28400m²。

厂区自然地面标高土3.1~+3.7m,主车间厂房室内地坪标高土4.7m,填筑厚度在1m 以上。

主生产车间厂房建筑面积73847m²,可分为6个区城,图 2.8.3为车间建筑平面图。

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二、垫层设计

工艺生产要求在生产过程中需有大面积的钢卷材堆放场地。1区原料跨堆放荷载要求最大值为143kPa,平均值为 80kPa;其余区堆载最大值为 80kPa,平均为50kPa。

粉煤灰为燃煤电厂的废料,具有重量轻(干密度9~13kN/m²),施工时渗透性好(k=2.8 ×10-4~5.65×10-4)的特点。

粉煤灰颗粒组成类似粉砂,但粘聚力接近粉质粘土,内摩擦角与压缩模最大干粉质粘土。受荷后变形稳定较快,具有良好的土工特性。粉煤灰尚有良好的凝聚性能和火山灰活性,因而碾压后有一定的自硬性,压实后承载力一般为120~200kPa,变形模量为13~30MPa。因而厂房的填筑采用粉煤灰,地坪垫层的构造见图2.8.4。

地坪垫层与其下的褐黄粉质粘土(或粘质粉土)层(厚 2.0~3.8m)以及两者之间填充的碎石、高炉干渣一起构成厚度大于 3m 的复合硬壳层。

地坪设计承载力 120kPa,起拱量 200rmm。

粉煤灰的回填要求;设计承载力≥120kPa,压实系数≥0.93,变形模量 E≥10MPa

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三、垫层施工

(一)材料

采用上海宝山钢铁广电厂沉灰池的湿排粉煤灰。经试样分析试验,宝钢粉煤灰基本属干无粘性土(粉质砂土),但加水后又有一定的粘性,其抗剪强度性能优于粉砂,通过X射线和扫描电镜分析粉煤灰颗粒较细,具有较好的火山灰活性。有害元素及化学成分符合国家环保要求。粉煤灰中严禁混人植物的根、茎、叶和有机垃圾等杂物。宜采用干燥的灰。由宝钢电厂粉煤灰室内击实试验结果绘制的7-w 曲线得出∶粉煤灰最大Y.mx=11.6kN/m²,最优含水量w。=30.5%,因为设计要求的压实系数入≥0.93,所以每层施工碾压粉煤灰垫层应控制的干密度为Y=入7m=10.8kN/m³。由击实曲线分析得知,粉煤灰施工最优控制含水量范围为;wm士4%=30.5%士4%。含水量过大要沥干,或用10%调湿灰拌合,使粉煤灰达到规定的含水量。

(二)前期准备

1.粉煤灰必须有计划地堆放在填筑区域内;

2.填筑区场地需清洁,清除垃圾、植物根茎、淤泥,排除积水,并做好防雨工作;3.对平整场地时铺设的150mm 厚的碎石、高炉干渣层再次进行整平和碾压密实。(三)粉煤灰的摊铺

该工程施工参数∶最大干密度Yam为11,6kN/m³,施工控制最优含水量区间为30.5%士4%,底层粉煤灰选用较粗的灰,含水量略低于最佳值,以利于底层起滤水层作用。压实质量的检验标准入≥0.93或压实后的干密度7d≥10.8kN/m³,采用二轮振动压道机 10~12t,三轮内燃压路机和平板振捣器等进行压实。每层虚铺填筑厚度为30cm,碾压5~6遍,碾压密实厚度为 2Ocm。边角采用平板振捣器碾压,虚铺厚度为 20cm,碾压 6~7遍,碾压直到 入≥0.93 或7,≥10.8kN/m³时为止。施工顺序同砂垫层。

填筑粉煤灰垫层平均厚度为 0.7m,耗灰量4万t,节约填方工程费 37万元,施工自1990 年 3月起至 6 月止。投产运行至今,在混凝土地坪上堆放大量的薄板荷载条件下,粉煤灰垫层未发生任何异常。四、工程质量验收

对大面积粉煤灰地坪结构垫层,尚没有质量验收标准。结合工程自身特点与有关规范要求,在施工中按以下内容控制质量,取得了较好的效果。

垫层压实系数≥0.93。压实系数的质量检验采取 2.5kg的短柄贯人仪定性与200cm³环刀法定量两种手段控制。短柄贯人仪,每贯人 10cm 的击数≥室内外试验确定的(达到设计压实系数)击数的测点占总测点 90%以上!环刀取样在每层层面下 3~5cm进行,也应有90%以上测点的实测干密度≥设计最小干密度。

粉煤灰地基承载力标准值为120kPa,变形模量 E。=10MPa,通过两台静载荷试验,证明垫层实际力学指标大于设计要求值,两个静载荷试验点,一处在I区轧制前跨,终止荷载1MPa(未破坏);一处在Ⅳ区平整后跨,破坏荷载 1.776MPa。载荷试验成果见表 2.8.3。

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通过试验,垫层承载力标准值可达 300kPa,变形模量可达18.3MPa。