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岩土研究院

工程实例-强夯法处理大块抛石填海地基

348 2022-04-20 16:58:20

 工程概况及地质条件

1985年初,中国建筑科学研究院地基所接受大连某厂的委托,要求解决该厂重点建设项目的地基处理问题。由于该厂已无土地可供建设,故不得不填海造地,即将开山爆破的石块,不加选择直接运到海边抛填而成。抛石层厚度约7~8m,最深处达10m。由于抛填的块石较大,级配差,堆填层又厚,所以整个场地非常疏松,且极不均匀。而新建的装置对地基沉降与不均匀沉降的要求严格,因此,采用何种方法处理地基,就成为该项目建设中的首要问题。根据设计要求,地基的容许承载力应达到250kPa,沉降量小于5cm。为此曾考虑采用预制桩基,但经试打,因遇大块石无法打人。国外对类似地基的处理,有采用灌浆方法的,但其施工费用较桩基更昂贵。经研究建议改用强夯法处理,并通过现场强夯试验确定其加固效果。

3.2.2  现场试验及工程实践

试验区长80m、宽20m,试验场地全部由新近堆填的大块抛石所组成,块石粒径不等,最大粒径约500mm,个别颗粒达1200mm,除粒径大于300mm的颗粒,余下颗粒中大于30mm的颗粒约占82%。

试验采用中等能量级(约3000kN·m)的夯击能,夯锤重15t、直径2.3m、落距20m。试验内容包括∶单点夯击、不同强夯方法的比较、有效加固深度、地基土的水平位移、夯坑周围地表变形、地基土的容许承载力和变形模量的确定等。试验区平面布置和各项测试点位置如图3-10所示。

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为比较不同夯击遗数的加固效果,现场划分为∶第一试验区夯三遍、第二试验区夯二遍、第三试验区夯一遍,各试验区的单位夯击能相同,最后一遍夯完后均以低能量(锤重15t、落距5m)满夯一遍。

强夯后,第一、二、三试验区的地面夯沉量分别为112.7cm、94.0cm和98.lcm,平均夯沉量101.6cm,这说明夯前场地非常疏松,同时也表明三者的加固效果显著。

根据深层变形测管的实测结果,在深度6.8m处的地基变形值为3.8cm(图3-11),单点夯击区在深度6.2m处的变形值为1.8cm,说明强夯的有效加固深度已满足了工程要求。

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由于强夯施工场地在已建海堤附近,为确定强夯施工是否会造成海堤的水平位移,在距试验区不同距离处埋设了水平位移测管,实测结果,在离夯坑边2m处的测管,其最大水平位移在深度4.5m处,其值为3.3cm(图3-12),离试验区5m处水平位移值甚微,10m 处已无水平位移。

强夯后在第一、三试验区和第一试验区南侧未加固的抛石地基上,分别进行了大型载荷试验,压板面积为3m×3m。试验p-s 曲线见图3-13。第一和第三试验区的1 号和3号试验p-s曲线几乎呈直线状,未出现明显拐点,且压板差异沉降分别为0.87cm 和 0.41cm,变形 模 量分别为64.3MPa和50MPa。而未加固区的2号试验下沉量大且不均匀,压板差异沉降达6.9cm。

由此说明,强夯试验加固效果显著,满足了工程的设计要求。根据该试验结果,于1985 年起对大面积大块抛石填海地基进行了强夯处理及上部结构施工。目前工程已建成,主要装置基础下沉量仅1cm,使用情况良好。该厂填海造地面积已超过50万m2,全部采用强夯法处理。与其它方法相比,采用强夯法不仅为国家节约大量资金,节省了大量钢材和水泥,

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缩短了工期,取得了很好的经济效益和社会效益。而且为在大块抛石地基上建造重要工业建筑积累了经验。目前强夯法处理大块抛石地基已在许多工程中得到推广应用。

3.2.3.大块抛石地基的有效加固深度

根据现场试验和室内模型试验所揭示的碎石土在强夯冲击荷载作用下的变形特征,利用功能原理,并结合工程实践经验,对有效加固深度的确定进行了探讨。

有效加固深度不仅取决于单击夯击能(即锤重和落距的乘积),而且与诸多因素有着密切的关系,其中夯击次数是尤为不可忽视的因素。室内模型试验结果也证明了这一点,图3-14显示了随着夯击次数的增加,压密层逐渐由浅层向深层扩展,但当夯击次数到达一定数值后,压密层向下扩展就不明显了。为此可作如下假设∶

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