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岩土研究院

工程实例-砂桩处理高炉地基工程实例

330 2022-03-08 09:33:50

一、工程概况

太原钢铁公司3号高炉系统热风炉高 40.6m,基础长 28m,宽 21m 和厚4.5m。全部荷载约 13000t。基底平均计算压力 220kPa.如果考虑风荷载等因素.最大压力达 290kPa。天然地基计算沉降值约60cm。

二、地基条件

高炉地区位于沼泽地带内,地下水位接近地面。表土层(0.2~0.5m厚度)以下是饱和的、软塑~流塑的黄褐色粉质粘土,钻孔深达 22m 尚未钻透该土层。在粉质粘土层中含有砂和卵石夹层,厚度变化较大,个别地方厚度达 5m。

天然土的主要物理性质指标(根据热风炉基础下94号钻孔资料)列入表6.6.1中。

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三、砂桩设计

根据挤密后土孔隙比达到0.65~0.70m要求计算,标准桩距取1m。为减小高炉基础换土施工时对热风炉地基的影响和生产过程中荷载对相邻基础的影响.采用了不同桩距,愈接近高炉愈小,由1.0m逐步减小到0.7m(1.0m、0.9m、0.8m、0.7m)。砂桩总数为726根。

砂桩顶面铺设 30~40cm厚度块石(粒径 30cm)层,缝中填砂;块石层上铺设 10cm厚度砂层。

根据计算,砂桩地基沉降值约为 20cm。为减小生产期间相邻基础沉降差,施工时抬高了基础底面标高 15cm。

四、砂桩施工

采用冲击式双管成桩法。使用级配粗、中砂,含泥量小于5%。

使用C-222型柴油打桩锤,功率18.6马力,每分钟锤击数为55~60次。锤头重1.2t,桩锤总重 2.7t。15~25t 履带式起重机固定桩架,起吊桩锤,装拔桩管。

外管外径 325cm,内管外径 273cm。外管和内管长度 10m,外管下端开口,上端两侧各焊一个耳环供拔管和移管时使用。在外管每一标高上开有宽200~250mm 和高 250~300mm 的灌砂孔两个或三个,孔距2.5~3.0m,孔间焊钢板加固。管口焊钢板加强端部刚度。内管下端焊钢板封闭,上端与桩锤底座牢固连接。

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在施工过程中,如果外管灌砂孔尚未完全露出地面,则将内管完全拔出从外管上口灌砂;如果外管灌砂孔露出地面,则将内管拔起到其底端高于外管灌砂孔,从灌砂孔灌砂。

锤击内外管按贯入度控制,最终贯人度规定为2~3cm,实际成桩直径约44cm,桩长 8m。

五、技术经济效果1.地基承载力有较大提高

在天然地基上和砂桩地基上各做两个载荷试验。载荷板尺寸1.9m×1.9m,荷载-沉降关系曲线如图6.6.1所示,曲线没有明显的转折点。如果用相对沉降法取s/b=0.02,则砂桩地基对应的 pp.0z=164~300kPa;而天然地基对应的 p0.02=50~80kPa。前者约为后者的 4倍。

2.土性有明显改善

为查明桩间土主要物理性质指标的变化程度,取土进行室内土工试验,主要试验结果列入表6.6.2中。

隙比由0.68~0.84减小到0.61~0.73,基本上达到设计要求的0.65~0.70。

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在施工过程中地下水位下降达0.5~1.5m。开挖基坑时坑底基本上没有水,边坡也比较稳定。

3.基础沉降值显著减小

热风炉基础施工完毕后经过2年半的观测。沉降基本停止,其沉降-荷载-时间关系曲线绘于图6.6.2上;沉降值最大198mm,最小171mm,平均187mm,基础倾斜0.8%。使用情况一直正常。

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4.节省大量工程费用

整个高炉系统共使用砂桩1万余根。由于使用砂桩代替钢筋混凝土桩,节省水泥 3700t、钢筋730t,节约费用约百万元。