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岩土研究院

6250KN.m强夯法处理冷库大块抛石地基

376 2022-03-31 09:25:32

1.工程概况和地质条件

连云港某冷库是带有地下室的四层框架结构,楼面荷载大。工艺要求填充墙不允许出现任何细小裂缝,因为裂缝的出现将导致隔热效果的降低,而直接影响产品的保鲜质量,所以对基础沉降和不均匀沉降要求极其严格。

该工程场地由人工抛填块石填海而成。表层为堆积的片麻岩块石。厚度约5.00~5.64m。为查清块石层下淤泥质土的性质。曾在现场挖坑取原状土样。在挖坑过程中发现,从地表到5.1m深度内。除表层(厚度约为1m左右)含土量稍多外,其余均为大块石。块石粒径一般为 40~80em。最大超过1m,级配很差,块石间存在大空隙。无充填物。取土坑上口直径约为5m。底部直径约为2m。当取完原状土样后,采用抛填方式回填土坑,当将挖出的全部块石和土回填到原士坑中时,尚填不满坑,这说明原人工抛填块石层中空隙占有很大的体积,因而是非常疏松的。第二层为淤泥质粉质粘土,呈流塑状态,层厚为0.70~1.75m,其物理力学性质如表3-4-43所示。第三层为粘土,层厚0~1.65m。第四层为粉质粘土,层厚0~8.65m。第五层为含砾粉土,层厚0~8.70m。第六层为强风化片麻岩碎块石,层厚不一,下部为基岩。

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由于上部结构对地基要求较高,曾考虑采用桩基,但表层大块石层将给桩基施工带来困难,经研究决定采用强夯法处理地基。并通过现场试验确定其加固效果。,

2.试验内容和测试项目

试验区选在拟建冷库北侧,原卸鱼棚南侧场地上,见图3-4-56。试验区长14m,宽11m 面积为154m2。

试验内容包括∶单点夯击试验,试验区强夯施工,强夯有效加固深度,夯坑周围地表变形,地基土的水平位移,地基承载力和变形模量的确定等。

测试项目包括∶夯坑及周围地面变形测试、试验区地面变形测试、深层变形测试、水平位移测试和地基土的静载荷试验等。

强夯法的加固效果与采用的单击夯击能大小有密切的关系,由于当时连云港地区强夯施工单位拥有的最大夯锤为16t,起重机相应的起吊高度为14m,所以试验采用的单击夯击能为2240kN·m。

3.试验结果

(1)单点夯击试验

为了确定适宜的夯击次数,在试验区西侧进行了单点夯击试验。夯击次数为 16欢,累计夯沉量为2,4m,夯击次数与夯沉量的关系如图3-4-57所示,若以夯击 16次后的总下沉量为100%。则夯击次数与累计穷沉量百分数的关系如图3-4-58所示。根据试验结果,并考虑夯坑太深,起锤困难等因素,决定选用的控制夯击次数为 12次。

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(2)试验区强夯施工

①夯击遍数

由于受施工设备的限制。采用的单击夯击能不大。所以夯击遍数定为四遍,最后再以低能量满夯一遍。考虑到大块石地基渗透性很好、故每遍夯击间不需时间间隔,采用连续夯击的施工方法。

②夯击次数

随着夯击遍数的增加,地基由松散渐趋密实,所以夯击次数也可逐步减少。各遍采用的夯击次数如表3-4-44所列。

③夯点布置

第一遍和第二遍夯点呈等腰三角形布置,第三遍和第四遍夯点呈正方形布置,见图3-4-59。

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在每遍夯完后,进行场地整平,并测量地面高程,表3-4-45所列为各遍的平均夯沉量,其累计地面平均夯沉量高达1.87m,这再一次说明大块抛石地基是非常疏松的,同时也证明强夯法的加固效果是显著的。

夯击遍数与累计地面平均夯沉量的关系如图3-4-60所示,由图可见,曲线已趋平缓,这足以说明,试验所选用的各项强夯参数是适宜的。

(3)强夯有效加固深度

为了确定大块抛石地基的有效加固深度。在试验区结合挖坑取原状土,在坑内按不同深度(最深的标点埋设深度为地表下5.6m埋)设七个深层标点,并测得其高程值,在试验区强夯结束后。再开挖、测得各标点的夯后商程值。图3-4-61所示为深层标点的沉降曲线。由图可见。随着深度的增加深标点的沉降量逐渐减少,但埋深为5.6m 处深标点的沉降量仍有 14cm,这说明强夯的有效加固深度达到大块抛石层底部。

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(4)穷坑周围地表变形

在进行单点穷击试验时,夯坑周围埋设了四排地表变形标点,以测定强夯时夯坑周围的地表变形,测定结果见图3-4-62。夯击次数与夯坑周围地表平均变形量的关系如图3-4-63所示,由图3-4-62和图3-4-6可见。当夯击次数达到 16次时。夯坑周围地表未出现隆起现象,随着夯击次数的增加,夯坑周围地表压缩变形也是逐步增加的,这也再次证明了夯击效果较好。

(5)地基土的水平位移

为监测强夯施工对护岸的影响。在试验区北侧和东侧分别埋设了深度为8.5m(1 号)和10m(2号)测斜管(见图3-4-56),采用美国 SINCO测斜仪进行地基土水平位移的测试,测试结果如图3-4-64所示。从图中可以看到试验区强夯结束后两根测斜管均无水平位移。至于1号测管少量正值位移(向北偏移)和2号测管少量负值位移(向西偏移),主要是测斜管埋设时周围充填的砂砾,经强夯振动而趋密实,造成测管从上至下向一侧少量移动。因此,可以认为强夯施工不会造成对护岸的影响。


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(6)地基承载力和变形模量

为确定试验区强夯后大块地石地基的承载力和变形模量,在试验区内进行两台静载荷试验(1号和2号),见图3-4-5,另在试验区西侧未经强夯加固的大块抛石地基上也进行一台载荷试验(3号),载荷试验台由钢筋混凝土浇制而成,压板面积为4m²(2mx2m),用铸铁块和钢板等加载。1号载荷试验在强夯后地表面进行,其压板底面高程约比原地面高程低1.82m,2号载荷试验压板底面高程比1号载荷试验低0.82m(比原地面高程低2.64m)。3号载荷试验在原地面高程上进行。1号试验最大加载量为10(压力为25%krna)。2号试验最大加载量为 120(压力为300Pa)。3号试验最大加载量为93.7t(压力为234kPa)。上述各台载荷试验均因载荷台上铁块堆置过高,无法继续加载而终止。各台载荷试验的压力与沉降量关系曲线如图3-4-65所示。从图中可看出,在试验区内的两台载荷试验《即1号和2号)其压力和沉降曲线。具有直线段,未出现明显的拐点而未加固区3号试验的情况就完全不同,p-∶曲线没有直线段,当压力达到24kPa时平齿降量达94mm,而且不均匀沉降量很大,压板差异沉降达12.Smm(而1号和2号试验压板差沉降分别为 4.1mm 和3.7mm),这说明未经强夯加固的地基其均匀性很差。

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根据图3~4-665中1号和2号载荷试验结果,试验区夯后大块抛石地基的变形模量如表3-4-46所列。由于1号试验压板下1m深度内含土量较多,故地基变形模量值比2号试验低。未加固区3号试验由于p-s曲线没有直线段,故未列出变形模量值。

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4.工程强夯施工

根据强夯试验结果,采用强夯法处理大块抛石地基具有显著的加固效果,另外,在强夯后地基上挖坑时发现,表层大块石已夯碎,挖掘较困难、S5m 深度内的大块石层的密实度显著提高,大空隙已消除,下部淤泥质粉质粘土层已消失,估计已挤入块石空隙中。经分析处理后的地基,满足了冷库工程的设计要求。因此,按照试验区的强夯设计参数进行工程的强夯施工。

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