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岩土研究院

强夯置换加固淤泥质粉质粘土地基试验研究

320 2022-03-31 15:28:00

(一)工程概况和地基处理方法

马鞍山钢铁公司2500m³高炉原料场,位于长江东南岸,占地 60万m²,大面积堆载325kPa。地表以下为粘土层,呈软塑—可塑状,层厚1.0~1.5m,下为淤泥质粉质粘土层。呈流塑状,含水量w>41%,塑性指数I,=16~20,孔隙比e>1.15,层厚7 ~19m,地基土的承载力为55~80kPa。其下为砂层。经分析。沉降和抗滑移皆远满足不了堆载要求,经多方案比较后,采用强夯置换法处理,即用炼钢厂废渣夯入土中,夯锤重 16t,落距17.5m,并插塑料排水板形成双面排水条件,快速疏导孔隙水压力。加固后,经夯前夯后测试对比,取得了极为满意的效果。

(二)强夯测试项目

针对原料场地层及堆料的特点,确定六块试验区,分成三区,每区两块,每块面积28m×28m,试验区总面积 4700m²,约占夯区总面积的1%。

测试内容主要有∶

(1)最佳夯击能、夯距、夯击次序、夯击遍数及间歇时间;

(2)强夯有效影响深度;

(3)地层竖向压应力及侧向挤压应力;

(4)超孔隙水压力增长和消散情况;

(5)测定井管降水、塑料排水板排水效果;

(6)土层压缩、地面沉降及隆起;

(7)填料选用及最佳级配;

(8)夯后再进行工程地质勘探,重新取得地基土的物理力学指标,以资比较;

(9)夯前夯后各进行大压板静载试压;

(10)夯后进行大面积剪切试验;

(11)渣层置换效果;

(12)地层剪切波速;

(13)地下水与强夯的关系;

(14)强夯引起的地面振动对建筑物的影响等。

(三)夯前夯后效果对比1.夯前夯后工程地质资料对比以Ⅱ区为例见表3-5-5得;

(1)原来地表层的可塑、软塑粘土已消失,被渣层所替代;

(2)原来淤泥质粉质粘土(流塑)土层,从上至下分别为渣层、可塑或软塑粉质粘土所替代,淤泥质土已消失;

(3)原来淤泥质粉质粘土中夹层的粉砂,由松散变为稍密;

(4)在原来淤泥质粉质粘土层底标高以下,即在夯后地面以下约10,5m左右,土层性质改变不显著;

(5)从夯后地质剖面来看,夯点下和夯点间的土层改善程度与深度基本一致;

(6)渣层置换深度,从夯后地面算起约5m。

从穷前夯后对比来看,淤泥层消失,上部形成 5m厚的置换硬层,原9m以上土层都得到较大改善,超过了原先预期的效果。

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2.夯前夯后大面积静载试验对比

静载的荷载板 3mx 3m,用钢锭加载,夯前原状土的静载荷试验数据见表3-5-6。夯后静载试验数据见表3-5-7。

由表3-5-6可见。加载至第7级,总荷载为1000kN时,地基土已呈破坏状态。此时单位面积荷载为 111.kPa,仅及将来使用荷载的 1/3,其累计沉降量已达220.5mm,显然天然地基不能满足使用要求,遂中止试验。

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由表3-5-7可见,加载至第10级时,单位面积荷载为 330kPa,相应于将来的使用荷载,其累计沉降量只有 44.78mm,而夯前在 111.1kPa压力下沉降量已达220.5mm,预计夯后的沉降量只及夯前的5%以下。

3.地基承载力及压缩模量对比

地基承载力及压缩模量对比见表3-5-5。4.地基滑动稳定性计算对比

地基的滑动稳定性计算,用稳定安全系数 K,按下式计算;

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(四)结论

1.强夯时有足够的夯击能量,有可靠的排水措施,再辅以置换,在夯击能的有效深度以内,对于处理淤泥质土是可行的。

2.本工程试验采用 16t夯锤,单击夯击能为2800kN·m,有效加固深度约为 9m左右。

3.排水措施包括竖向排水和水平向排水,二者配合,效果很好,在现场可以听到很响的排水声。采用塑料排水板的排水效果很好。大大缩短了渗透距离。且不易被破坏。夯而不排,对淤泥质土将难以奏效。

4.钢渣置换能使靠近地表形成约5m 厚的硬层,挤淤功能显著,可提高承载力和减少沉降;在夯坑内随夯随填,还能免于吸锤。

5.本工程加固方案与其它同类型加固方案相比,节约了大量投资和农田,改善了环境污染,一举三得。