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煤矸石回填后进行工程建设地基处理方法

2015-07-15 2667 0

0引言
　　拟建工程位于山西忻州保德县桥头镇下流碛村，神东电力公司保德矸石电厂西北侧约1km处。拟建工程的目的是把从井下运输出来的煤矸石皮带排送到场地西侧约1km外的堆弃场内。拟建输送廊道为斜坡状架空，廊道各支柱为双排或“井”字的支撑；廊道桁架为钢结构，内设运输履带及其设备。廊道各支柱采用双排混凝土框架结构，支柱跨距32m，柱高10～40m，廊道宽约4.3m，总长约1.4km，其中南北向约500m，东西向约900m。拟建煤矸石输送廊道约900m位于现煤矸石场上，现煤矸石回填厚度差异大，呈松散状态；拟建煤矸石输送廊道约400m位于现沟谷与黄土梁上，地形起伏大；设计拟采用地基处理后的浅基础。
　　1煤矸石的大体积容重试验
　　为评价场地回填煤矸石的密度，现场在不同地段，采用灌水法进行煤矸石密度试验，试验结果如表1所示。
　　试验结果表明：煤矸石密度为1.89～2.22g/cm3，平均值为2.08g/cm3。煤矸石密度差异较大，表明其密实程度差异大。
　　2动力触探试验
　　煤矸石的密实度可按粗颗粒填土进行分析，为评价煤矸石的密实程度和均匀性，本次勘察对煤矸石进行了超重型动力触探试验，超重型动力触探试验统计表如表2所示。在动力触探过程中，回填煤矸石区段动力触探一般为1～2击/10cm，属于松散状态。根据钻探和动探揭露，煤矸石的回填过程是分层进行的，每个分层工作面铺设了0.5～0.8m厚的填土，在动力触探头至回填煤矸石的工作面上时，动力触探击数数值立刻增多，锤反弹跳跃明显，锤击数可达到30～40击/5cm，连续贯入大约10～20cm后，动力触探无法贯入，密实度极高，该层为回填时的工作面，运送煤矸石车辆来回碾压所致。
　　3地基处理方法的分析
　　对于回填煤矸石段需进行地基处理，对于煤矸石场地的地基处理方法，一般可采用强夯法、换填法和注浆法，其它地基处理方法应用较少，存在技术经验不足的现状。
　　3.1垫层法
　　因拟建场地煤矸石回填厚度大，满足变形与承载力需要处理深度大而采用换填法处理工作量大，处理深度浅，建设成本高。当处理后可满足设计对承载力与变形要求，但满足不了地基稳定性要求，同时建设成本较高。采用垫层法进行地基处理，在工程长期运行中，会产生较大差异变形，影响工程长期安全运行。为此不宜采用垫层法处理。
　　3.2强夯法
　　拟建场地煤矸石回填厚度大，为粗颗粒呈松散状，而强夯法处理深度较浅，同时考虑深度在强夯法处理后，在长期工程运行过程中也会产生差异变形，强夯法无法满足长期运行工程差异变形要求；在深基础施工费用大、无法施工条件下，需加大处理深度，可采用大能量的分层强夯法进行处理，处理深度满足承载力与变形要求，同时满足地基稳定性要求。采用强夯法进行地基处理，在工程长期运行中，会产生较大差异变形，影响工程长期安全运行。
　　3.3高压注浆法
　　由于拟建场地煤矸石回填厚度大，为粗颗粒呈松散状。注浆法处理时，存在漏浆较多，浆液浪费很大，形成的复合地基规矩性差，施工困难，工程造价高。在不考虑工程造价条件下，可作为地基处理方法。处理深度满足承载力与变形要求，同时满足地基稳定性要求，应进行专门设计与进行前期试验区试验施工，确定处理深度与合理施工工艺参数。
　　3.4夯扩桩
　　采用夯扩桩，以贯入方法和大型洛阳铲套管跟进形成φ400mm桩孔，在桩孔内回填灰土或素土等材料，用2000kg夯锤夯实回填材料，并夯扩挤密桩周土体，形成桩土复合地基。该方法可就近取材，施工简便易行，质量易保证，造价较低。最大处理深度20m，处理厚度大于20米时费用较高。且应加大处理面积，分散附加应力，减少沉降，因该方法处理煤矸石场地经验尚缺，应先进行试验区施工以确定该方法的适宜性。
　　4施工当中主要的工程问题
　　4.1地基处理
　　高压注浆法处理时，需处理厚度较大，漏浆严重。为解决漏浆问题，建议进行同时多孔注浆，孔距加密，处理范围加大。夯扩桩法处理时，存在成孔困难，处理深度较小等困难。成孔时采用套管跟进，在桩端增加夯击能量与填料；在夯实过程中，一边填料夯实一边提管。该方法处理大厚度煤矸石回填场地经验少，需进行现场试验。
　　4.2桩基施工
　　桩基设计时需考虑湿陷性黄土以及回填煤矸石产生的负摩阻力，以及基岩上部2m左右风化程度高、工程性质存在差异的问题。桩基础施工时，存在不易成孔问题，需套管跟进；桩基长径比大于30后，桩身的垂直度在是施工中难以控制，需采取一定措施。
　　5相关的建议
　　（1）拟建场地原始地貌单元主要为黄土梁峁间沟谷及黄土梁峁，黄土梁峁分布在拟建场地两侧，拟建场地主要为沟谷地貌；场地地形起伏变化大，沟壑分布较多。场地所在区域地质构造简单，地层稳定。回填段原始地面坡面陡峭，场地的稳定性差，拟建场地未回填区段，大部分基础将置于斜坡上，大部分斜坡坡度较大，基础置于斜坡上稳定性差，且在施工时施工面形成困难，拟建场地现状地貌上部分布湿陷性黄土状粉土，以及回填有大范围、大厚度工程性质差的煤矸石，地质条件差，场地的稳定性差，拟建场地不适宜进行工程建设。
　　（2）场地地层比较简单，在勘探的深度范围里，场地分布地层为砂质泥岩、黄土状粉土、煤矸石，地形起伏变化比较大，地层层面及层厚变化比较大。
　　（3）拟建场地在勘探深度范围内未见地下水分布，建设时可不考虑地下水对工程的影响。
　　（4）场地分布的黄土状粉土具自重湿陷性，在黄土状粉土分布较厚的地段（K41、K42）湿陷等级为Ⅳ级（很严重）场地；而在沟谷黄土状粉土分布较薄的地段湿陷等级为Ⅱ级（中等）。
　　（5）煤矸石对混凝土结构具弱腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋与钢结构具微腐蚀性。黄土状粉土对混凝土结构具微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。
　　6结束语
　　综上所述，进行地基处理与桩基施工时，应进行试验区施工，以确定合理的施工工艺参数和解决施工中存在的问题的措施。由于场地地形条件变化大，地基土工程性质差异大，在工程施工与设计中，存在工程地质问题应及时与勘察单位沟通，以确定合理、有效的地基处理方法与基础型式。
　　参考文献
　　[1]李宁，黄辅强，王浩然.煤矸石地基特性及处理技术[J].开发应用，2011（03）：21～24.
　　[2]王庚，王磊.浅谈应用煤矸石回填场地[J].矿山天地，2012（01）：11～13.
　　[3]刘俊尧，裴春平.煤矸石做道路基层材料的应用分析[J].云南交通科技，2012（16）：16～18.

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