强夯厚填土上的厂房地基设计 [某工程新近填土地基的强夯法处理]
摘要:以某工程为例,详细分析新近填土地基的处理方法,重点讨论强夯法在工程中的应用。
Abstract: Taking some constructions as examples, the recent filled ground handling methods are analyzed and the dynamic compaction"s application in construction is discussed. 关键词:新近填土地基;处理方法;强夯法;应用 Key words: the recent filled ground handling; dynamic compaction; application 中图分类号:TU47 文献标识码:A文章编号:1006—4311(2010)03—0161—02 随着经济的快速发展,城市建设发展步伐加快,有相当数量建筑建设于开山填壑区域。
这些区域的填方通常都是直接开山回填,填土中含有大量爆破开山形成的块状泥岩,没有进行任何地基处理。
这些填土土层承载力在70—80kPa左右,属于软弱地基,必须经过处理方能作为建筑物的地基。
对于新近填土的软弱地基处理方法,《建筑地基处理技术规范》上列举有换填垫层法、强夯法和强夯置换法、砂石桩法、CFG桩法、夯实水泥土桩法、高压喷射注浆法等。
本文结合工程实例,从设计参数与施工技术上分析论证了新近填土地基的处理方法,在述及多种处理法的基础上着重提出了强夯法的应用。
1工程概况 XX厂新建工程位于一工业集中区内,占地35.8亩。
建筑总面积13942.62m2,一期新建面积9492.94m2,其中厂房7637.13m2,综合服务楼及配套建筑1855.81m2。
生产车间为单层轻钢结构厂房和单层钢筋砼框架结构,办公楼为3层框架结构。
平面布置详见下图(红线内为厂区用地范围)。
2工程地质情况 拟建场地处于红层残丘与冲沟相交地段。
一水沟从场区西侧自南向北通过,沟内常年流水,沟宽2—5m。
水沟现今已改建为4米宽的过水涵洞。
沿沟一带场地以稻田、鱼塘为主,向东渐次过渡为斜坡、残丘。
斜坡坡度较缓,一般10—20°,坡面完整,稳定性好。
场地地层由上至下划分为:第四系全新统(Q4ml)素填土①,第四系全新统坡洪积(Q4dl+pl)粉质粘土②及其下伏侏罗系中统遂宁组(J2sn)泥岩③组成。
(1)素填土①(Q4ml) 浅红褐、褐等色,结构松散,块石(最大直径约1.5—2.0m)较多,土层普遍具架空现象,主要由泥岩碎块夹粘性土组成,为场地新近平场爆破弃填土,回填年限半年。
该层在场区普遍分布,厚度变化大,最薄4.5m,最厚10.1m,一般厚度8.5—9.0m。
(2)粉质粘土②(Q4dl+pl) 根据其稠度状态不同分为三个亚层,分述如下: ①软塑粉质粘土②1。
红褐色,湿～很湿,夹较多泥岩风化碎屑,土性欠均匀,土样成型差,干强度、韧性中等。
该层厚0.4—2.5m,平均厚度1.1m,在场地内普遍分布。
②可塑粉质粘土②2。
红褐色,湿,夹较多泥岩风化碎屑,土性欠均匀,土样成型较差,干强度、韧性中等。
该层厚约0.6—5.8m,平均厚度2.9m,在场地内均有分布。
③硬塑粉质粘土②3。
红褐色,稍湿,含较多泥岩风化碎屑,底部见风化残积土,土样成型较差,干强度、韧性中等偏高。
该层厚约0.6—2.4m,平均厚度1.5m,主要在综合服务楼区及铁附件车间分布。
(3)强风化泥岩层③1(J2sn) 紫褐色、浅紫红色,泥质结构,层状构造,矿物成分以粘土矿物为主,含少许石英和绢云母,矿物大部分蚀变。
局部夹泥质粉砂岩或粉砂岩薄层或条纹,岩性欠均匀。
网状风化裂隙发育,裂面见黑褐色Fe、Mn质渲染,岩石软弱、破碎呈薄片、饼状或碎块状,手可捏碎,浸水即崩解,失水干燥后解体成碎粒,其强度低、完整性差,层厚0.50—2.30m,其中小件组合车间西南处较薄,其余地段较厚。
值得提出的是强风化层的厚度变化较大,它与下伏中风化层的分界线是一种模糊界线,它们之间实际上呈现一种过渡层。
(4)中等风化泥岩层③2(J2sn) 浅紫红色,泥质结构,层理清楚。
上部裂隙发育,矿物部分蚀变。
下部岩石较完整,岩芯多呈柱状、长柱状,岩石强度相对较高,局部呈现软硬相间状。
该层未被揭穿。
3场地水文地质条件 场区内地下水类型主要有上层滞水和基岩裂隙水,上层滞水主要赋存于素填土①层中,后者主要赋存于土、岩交界部位及基岩裂隙中,地下水位埋深为7.30—8.10m。
4地基处理设计 4.1 设计依据 ①《岩土工程勘察报告》;②《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2002);③《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202—2002);④《XX省建筑地基基础质量检测若干规定》。
4.2 设计技术要求 根据建设单位提出的技术要求,拟建场地处理后厂房基础范围内地基承载力标准值≥150kPa。
压实系数≥0.95。
结合地质情况,场地填土较厚,且含有大直径中风块石,换填垫层法不易满足规范规定的沉降控制要求,CFG桩法、振动沉管灌注桩法等施工难度较大,桩基础不易穿过大块石,桩可能支承在大块石上,块石有架空现象,持力层不能满足规范要求;而且场地道路和厂房内地坪还需要做夯实、换填处理,工期较长,费用较高。
为了保证厂房内室内地坪不产生过大沉降厂房内基础范围外采用低能量强夯处理,涵洞两侧采用先以碎石桩进行处理后再进行轻夯处理,办公楼地基先用碎石桩处理后以强夯处理,以满足承载力和沉降控制要求。
5强夯处理设计 5.1 处理范围 根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2002)要求:强夯处理范围应大于建筑物基础范围,每边超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度的1/2—2/3,并不宜小于3米。
5.2 处理深度 根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2002)第6.2.1条,强夯有效加固深度预估: ①基础范围内采用4000—6000kN・m进行强夯,有效影响深度8.0—10.0m; ②基础范围外采用1000—2000kN・m进行轻夯,有效影响深度5.0—7.0m。
5.3 夯点布置及夯击次数 为了使夯击能量尽快传递,夯点采用梅花型布置(排距3253mm×3112mm),做到承重结构基础下都有夯点。
基础范围内单击夯能采用4000—6000kN・m,夯击3遍,第一遍6击,第二遍5击,第三遍2击(采用800kN・m满夯)。
满夯要求压印达1/4D(夯锤直径),直至达到设计要求。
基础范围外夯击2遍,第一遍5击,第二遍采用800kN・m满夯,2击,满夯要求压印达1/4D(夯锤直径)。
5.4 终止夯击条件 点夯最后两击的平均夯沉量不大于10cm,满夯最后两击的平均夯沉量不大于5cm。
试夯结束7天后进行检测,并与强夯前测试数据进行对比,检验强夯效果,并根据试夯检测结果来确定是否调整试夯采用的各项参数。
5.6 允许偏差 ①夯锤落距±300mm; ②夯点间距±500mm。
6施工组织及质量控制 6.1 施工方法 场地平整→测放夯点→机械就位→夯锤起吊至预定高度→夯锤自由落下→按夯击次数要求重复夯击→低能量夯实表层松土。
6.2 施工工序 (1)测放夯夯点 根据已定位基准轴线,采用钢尺施放各夯点。
(2)试夯 在建筑轴线外扩5米范围内选择较典型的100m2区域进行试夯。
夯点采用梅花型布置,夯点间距3.2m×3.1m,试夯单击夯击能为4000—6000kN・m,夯击3遍。
第一遍6击,第二遍5击,第三遍2击,采用800kN・m满夯。
试夯后要求地基承载力特征值≥150kPa,压实系数≥0.95,加固影响深度H=10m。
试夯后1周进行承载力和夯实系数检测,结果满足设计提出的要求,不需调整强夯参数。
(3)强夯施工 强夯施工工艺要点如下: ①清理场内杂物并平整施工场地;②标识第一遍强夯点位置,并测量各点的原始地面高程;③起重机就位,使夯锤中心对准夯点位置;④测量夯前锤顶标高;⑤将夯锤吊到预定高度,夯锤自由下落后放下吊钩,测量锤顶标高;⑥重复第⑤步,按确定的夯击次数及控制标准完成一个夯点的夯击;⑦调换夯点,重复③—⑥步,完成第一遍全部夯点的夯击;⑧用推土机将所有夯坑填平,并测量场地标高;⑨在间隔一周后,按上述步骤逐次完成夯击遍数;⑩以800kN・m满夯场地,将表层松土夯实,并测量夯击后的场地标高。
6.3 质量控制 ①夯点认真测量,并在测量后进行现场检查,夯点间距控制在±500mm范围内;②强夯过程中均进行沉降观测,夯击数由测量员和现场监理共同控制,并填写《强夯施工纪录》:锤重、落距、夯击数、每击夯沉量及总夯沉量等;③质检标准;控制桩测量定位精度≤5mm,水准机电测量定位精度≤10mm,夯锤落距±300mm,锤重±100kg,夯点间距±500mm;④夯锤排气孔保持畅通,夯锤保持平稳;⑤每遍点夯和满夯施工结束时,安20m×20m方格网测量推平地面高程。
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