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岩土研究院

工程实例-砂桩处理透水冒砂形成的凹陷工程实例

333 2022-03-08 09:39:30

一、工程概况

开滦吕家索煤矿系年产150万t的现代化矿井,冲积层厚达60余米,采用冻结法凿井。在施工过程中副井井筒发生严重透水冒砂事故,致使井口以北地面大面积塌陷,形成一个长21m、宽15m 的陷坑,坑深达11m左右。塌陷后的地层松散,强度低,变形量大,且不均匀。原定在此建造的井口联合建筑物必须经地基处理后方可进行。

二、地质条件

塌陷区的地层系原地层在塌陷过程中产生变位而形成。塌陷发生以后,在塌陷坑内回填了以细砂为主,并混杂有多量的碎石、煤矸石、砖块等杂物。回填层处于松散状态。塌陷区地层构成为;①填土层厚度为1~11m.由细砂、煤矸石、碎石等组成;②细砂层厚度为2~4m;③淤泥质粉质粘土层,厚度为1~3m;④细粉砂层,厚度为2~4m;⑤砂质粉土厚度为 2m 左右;⑥粉质粘土,平均厚度为3.5m。各层土物理力学指标列于表6.6.3。

三、设计

砂桩直径47.5cm,桩距1.40m,正三角形布置。地基加固后要求桩体和桩间土均达到中密程度,加固后孔隙比要求为0.67。由于塌陷区深度不等,因此桩长也各不相同,分别为24.0m,15.0m 和 10.0m。

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四、施工

砂桩施工采用冲击式成桩法,成桩材料为砾砂,桩管外径 420mam.壁厚20mm,采用四片活瓣桩尖,桩靴大头部分外径为475mm。

打桩锤为3.5t 重汽锤。打桩时每分钟冲击 55次。桩管沉至设计深度后,向管内灌入砾砂,并同时注水;起拔桩管时用汽锤反击振动。每分钟冲击 100次,起拔速度为1.0m/min。

五、加固效果

砂桩施工完毕后,塌陷区地面竟普遍下沉 15~20cm,最大下沉25.9cm。

砂桩复合地基静置一段时间后,分别做了载荷试验、触探和环刀取土。从试验效果来看,加固后的复合地基土各项物理力学指标均得到不同程度的提高(表6.6.4),桩体和桩间土均达到中等密实程度,满足设计要求。桩体承载力特征值为 300kPa,桩间土承载力特征值为160kPa,复合地基承载力特征值经计算为172.6kPa。

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该工程自1965年竣工至今一直安全运转,特别是经受了1976年唐山大地震的考验,未发生不均匀沉降或开裂等现象,井口联合建筑及附近地面也未发生饱和砂土液化现象。