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岩土研究院

孔内深层强夯在高耸构筑物冷却塔地基处理的应用

327 2022-07-11 16:40:42

一、前 言

孔内深层强夯是在处理土层上先成孔,后用重锤在孔内边填料边进行夯击,使填料形成桩体并使孔四周的土层受到挤压,以达到改善地基土性能的一种新型复合地基处理方法。这种方法具有如下特点∶


1.应用范围广;可适用于杂填土、湿陷土、液化土、软弱土等各类特殊地基土的处理。2.填充用料广泛∶可填充碎石、砂、土、灰土、建筑垃圾以及各类无机材料或它们的混合物。

3.夯击动能大∶夯击能量一般为 200~2000kN·m/m²,是一般强夯压强量的5~8倍。4.加固深度大;加固深度主要决定于成孔深度,目前采用长螺旋钻孔的深度可达30m。5.与其他地基处理方法相比较,具有节约钢材水泥、隆低工程造价的优势。


宝鸡第二发电厂冷却塔地基处理经过方案比选后采用孔内深层强夯的地基处理方案。


二、工 程 概 况

宝鸡第二发电厂位于陕西省凤翔县境内千河东岸的二级阶地上,建筑场地为Ⅱ~Ⅱ级自重湿陷性黄土场地,湿陷性黄土厚度的下限深度在地表下20~25m,以下为密实的砂卵石层,地下水位埋深大于26m。


其地层结构按自上而下的顺序叙述如下∶


1.耕土∶褐黄色、很湿、可塑、土质不均,层厚0.5~1.2m。

2.黄土状粉质粘土或黄土状粉土∶黄褐色、稍湿~湿、可塑,中密。层厚4.1~9.4m,层中爽一至数层姜结石透镜体或薄层,单层厚度 10~30cm。

3.黄土状粉质粘土<黑垆土),褐色~黑褐色,可塑~硬塑,具碎块结构和垂直节理,层厚0.4~3.5m。

4.黄土状粉质粘土;褐黄色、硬塑,见少量白色斑点,偶见蜗牛壳及硬土块,层厚1.7 ~3. 8m。

5.黄土状粉质粘土∶黄褐色,硬塑,具碎块结构和垂直节理,下部土质密实。层厚2.0 ~8.0m。

6.黄土状粉质粘土(古土壤)∶褐色~棕褐色,硬塑,具碎块结构和垂直节理,层厚 0.6 ~3.5m。

7.黄土状粉质粘土;棕褐色~棕黄色,硬塑,土质致密,层底多见姜结石薄层。层厚0.3~3.2m。


其下为卵石层,各层土的物理力学性质见表1、表2。


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宝鸡第二发电厂一期设计装机容量 4台30万千瓦机组,配置4 座淋水面积为5500m²的自然通风冷却塔,塔高 123.2m,塔环基中心半径 46.479m,基环宽度5.0m。冷却塔外形尺寸见图1。


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根据《湿陷性黄土地区建筑规范》,冷却塔属甲类建筑,地基处理应消除地基的全部湿陷量或穿透全部湿陷性土层。据此设计进行了方案比选,比选结果;灰土挤密桩复合地基造价 534.65万元;孔内深层强夯灰土桩复合地基造价542.30 万元;钢筋混凝土扩底灌注桩基造价826.94 万元。灰土挤密桩和孔内深层强夯灰土桩两方案造价基本相同,但因灰土挤密桩桩长选用13m,灰土垫层 7m。施工的质量和施工工期都不如孔内深层强夯灰土桩。故选用孔内深层强夯灰土桩复合地基方案。


三、复 合 地 基试 验

孔内深层强夯法用于深厚黄土地基是第一次,为确保安全,必须进行地基试验,以验证设计的可靠性。试验工作从1995年4月开始,历时140多天,试验桩数 56根,分为四组方案;①桩距1.1m,素土填料。②桩距1.lm灰土填料。③桩距1.2m,素土填料。④桩距1.2m灰土填料。成孔采用长螺旋钻孔机,孔深 24m。人工填料,边填料边用重锤夯击,夯击能量 2000~8000kN·m/m²。


1.试验目的

(1)消除地基土的湿陷性。

(2)确定设计采用的最佳桩距和桩体填料。

(3)确定复合地基的承载力、变形模量。

(4)确定复合地基的刚度系数及动力特性参数。


2.试验结果

(1)桩间土的湿陷系数均小于0.015,说明桩间土的湿陷性已全部消除,地基成为非湿陷性地基,详见表 3。

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