吹砂回填軟土地基預處理方案的論證與選取_圖文

1、第42卷增刊2009年10月武漢大學學報(工學版Engineering Journal of Wuhan University Vol.42Sup.Oct.2009作者簡介:解寶安(19622,男,教授級高級工程師,從事火力發(fā)電廠煙囪、地基處理和結(jié)構(gòu)工程的設計和研究.文章編號:167128844(2009S220317204吹砂回填軟土地基預處理方案的論證與選取解寶安(西北電力設計院,陜西西安710075摘要:對于沿海、江河灘涂吹填砂土造地的火電廠廠址,建設者面臨的首要任務是如何克服欠固結(jié)的軟弱沉陷地基條件進入場地,開展前期的巖土勘探和后續(xù)的建(構(gòu)筑物施工準備,這就要求對吹填后的軟土地基進行預

2、處理,以滿足施工機械進場和后續(xù)開挖施工對場地穩(wěn)定的要求.場地預處理的方法很多,涉及經(jīng)濟性、工期要求和處理效果等多方面的因素;如何結(jié)合場地條件,論證選取適合的預處理方案,以期達到經(jīng)濟、工期和效果的最優(yōu)組合,這是每個設計工程師所期盼的.通過某火力發(fā)電工程吹砂回填軟土地基預處理方案的論證對比,介紹了該工程場地預處理方案的選取方法、要求和結(jié)果,對類似工程建設具有參考價值.關(guān)鍵詞:吹填;預處理;強夯;論證中圖分類號:TU 4文獻標志碼:ADemonstration and selection of pretreatment programof blowing sand and backf ill for

3、 soft clay foundationXIE Bao an(Northwest Electric Power Design Institute ,Xi an 710075,China Abstract :Regarding to t hermal power plant site requiring blowing and backfill sand soil to form land near t he sea and river beach ,t he first important task t hat t he const ructors have to face is to av

4、oid t he condition of weak subsidence foundation wit h under consolidated soil ;to carry on t he prior period ground investigation and follow 2up preparation for struct ural const ruction ,all of which require t he pre 2t reat ment to t he soft soil foundation after blowing and filling sand ,so as t

5、o satisfy t he stablity require 2ment of app roach of const ruction machinery and follow 2up excavation.There are many site pret reat ment met hods ,involving eco nomy ,construction period limit requirement s and t reat ment effect and so on.Ac 2cording to t he site condition ,to demonst rate and se

6、lect p roper p ret reat ment program so as to satisfy t he requirement of economy ,const ruction and t reat ment effect at t he same time is looked forward to by ev 2ery design engineer.The selection met hod ,requirement and result of site pret reat ment programs are de 2scribed by comparing several

7、 p retreat ment programs of blowing sand and backfill in soft soil foundation and sharing t he experience and result s of foundation p ret reat ment.K ey w ords :blowing sand and backfill ;pret reat ment ;dynamic impaction ;demonst ration1前言對于沿海、江河灘涂吹填砂土造地的火力發(fā)電廠廠址,由于吹填砂土造地的時間很短,未充分固結(jié),吹填后的地基原始強度很低,抗變

8、形能力很差;吹填土下有深厚的軟弱土層,這使得建設場地不具備“五通一平”施工和大型施工機械進場的條件,也難以滿足建(構(gòu)筑物基坑開挖對地基強度和變形武漢大學學報(工學版第42卷穩(wěn)定能力的要求,必須對吹填砂土后的軟土地基進行預處理.結(jié)合某火力發(fā)電工程吹砂回填軟土地基預處理項目,對預處理方案選取、施工、效果檢測和成果驗證等工作進行總結(jié)分析,預處理成果也已經(jīng)過時間和后續(xù)施工的考驗,縮短工期、控制造價和處理效果三方面取得了最優(yōu)組合.2工程概況2.1工程簡介某燃煤供熱火力發(fā)電工程位于廣東省廣州市郊.一期工程建設兩臺燃汽輪機發(fā)電機組,已于2006年投入商業(yè)運行;二期工程(本工程將建設2×300MW

9、供熱發(fā)電機組,計劃2009年底全部投入商業(yè)運行.二期工程建(構(gòu)筑物主要采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu).主要建(構(gòu)筑物的地基處理采用800mm 直徑的鋼筋混凝土灌注樁方案,樁長2330m ,樁端地基持力層為中風化砂質(zhì)泥巖;輔助及附屬建(構(gòu)筑物地基處理主要采用500mm 直徑的P HC 高強預應力混凝土管樁方案,樁長2025m ,樁端地基持力層為強風化砂質(zhì)泥巖.2.2場地及地質(zhì)條件建設場地區(qū)域的地貌單元屬于珠江三角洲沖積平原南緣的中部地帶,廠址緊鄰珠江出海水道,場地地下水位埋深0.11.5m ,場地平整前的地面主要為魚塘耕作區(qū)(詳見圖1所示,自然地面高程約在3.766.93m 間,低于廠區(qū)主要建(構(gòu)筑物的

10、地坪高程7.5m ;因此,考慮魚塘深度后,現(xiàn)有場地自然地面與廠區(qū)主要建(構(gòu)筑物的地坪間將有較大的高程差,需外購河砂、并船運至現(xiàn)場進行建設場地的吹填墊高和整平. 圖1二期建設場地自然地貌2.3地基土工程性能評述層素填土為近期人工吹填砂,松散,液化,欠固結(jié);層粉砂的力學性質(zhì)較差,松散,不均勻,液化;層淤泥的力學性質(zhì)很差,軟塑流塑,屬高壓縮性土,它們均不適宜作為建(構(gòu)筑物的地基持力層.21層細砂的力學性質(zhì)相對較差,屬淤泥中的砂夾層;層粉細砂呈透鏡體分布,且局部淤泥質(zhì)含量較高,承載力較低,局部液化;層中砂和層粗砂的力學性質(zhì)都較好,但分布層位均不穩(wěn)定,且局部都下覆、層,層粗砂還常夾淤泥質(zhì)土透鏡體;層粉質(zhì)

11、粘土的力學性質(zhì)較差,分布層位不穩(wěn)定,且呈透鏡體狀;層淤泥質(zhì)土呈軟塑狀態(tài),高壓縮性,承載力低,它們均不適宜作為建(構(gòu)筑物的樁端持力層.22強風化和23中等風化層力學性質(zhì)均較好,分別適合作為輔助附屬建(構(gòu)筑物P HC 高強預應力混凝土管樁和主要建(構(gòu)筑物鋼筋混凝土灌注樁地基處理的樁端持力層.3吹砂回填軟土地基預處理要求根據(jù)場地地質(zhì)條件及使用要求,吹砂回填軟土地基預處理的范圍為:廠區(qū)圍墻范圍及廠外進場道路范圍內(nèi)的有效場地,其中主要廠區(qū)約17.33hm 2,廠區(qū)外煤場區(qū)約2.98hm 2,合計20.31hm 2.根據(jù)工程進度計劃安排,場地預處理的工期為50d.預處理的效果要求見表1.4吹砂回填軟土地基

12、預處理方案的論證選取4.1預處理方案論述對吹砂回填的軟土地基,常用的預處理方法有預壓法和強夯法兩種,可根據(jù)需要與其他措施聯(lián)合使用.下面就如下3種預處理方法進行適用性分析和論證比較.吹砂回填后的場地地貌見圖2.圖2吹砂回填后的場地地貌813增刊解寶安:吹砂回填軟土地基預處理方案的論證與選取表1預處理的效果要求區(qū)域有效處理深度/m 處理后場地地基承載力特征值要求/kPa備注道路7120一次性處理,道路邊外放3.0m主廠房圍護軸線范圍內(nèi)7100包括汽機房、除氧間、煤倉間、集控樓、鍋爐等主廠房圍護軸線外20m范圍7120超出道路時,以道路邊為界爐后、煙囪、脫硫等建(構(gòu)筑物7100升壓站4100煤場71

13、20一次性處理輔助生產(chǎn)區(qū)5100冷卻塔6100以周邊道路及圍墻為界循環(huán)水泵房6100以周邊道路及圍墻為界其他區(qū)域5100一次性處理4.1.1堆載預壓法一般情況下,當軟土層厚度小于4m、土質(zhì)排水條件較好時,可采用天然地基堆載預壓法處理;當軟土層厚度大于等于4m、土質(zhì)排水條件不好時,為加速預壓過程,可采用塑料排水帶法或砂井排水預壓法進行處理.4.1.2真空預壓法真空預壓法的加固效果取決于真空度的高低.地基處理時,一般設置塑料排水帶或砂井,土體中的水通過塑料排水帶或砂井被抽至砂墊層排出,所以塑料排水帶的插入深度,就是真空預壓的有效深度.真空預壓法的工藝流程較為復雜:加固地基表面鋪設約300400mm

14、厚的砂墊層設置塑料排水帶或砂井在砂層內(nèi)埋設濾管加固地基四周開挖溝槽密封薄膜鋪設(薄膜面積應大于加固地基范圍回填軟粘土,使薄膜四周嚴密埋入土射流泵進行抽氣.4.1.3強夯法強夯法的優(yōu)點是:適用于本工程場地填土類型,加固效果較好;經(jīng)濟性好,同比條件下單位造價約為135元/m2,工期短,約12個月.缺點是:對周邊影響較大,需使用大中型施工機具;有效處理深度5.0 m與要求的最大值7.0m有一定的差距.4.1.4強夯與其他措施相結(jié)合的聯(lián)合措施法降水強夯法或高真空擊密法,是一種將降水措施與強夯結(jié)合起來的新方法.高真空擊密法是一種快速加固軟土地基的新技術(shù),它是采用快速高真空排水法排出土體中的自由水,再結(jié)合

15、變能量擊密法增加土體的密實度,通過調(diào)整高真空排水與變能量擊密的施工參數(shù),反復擊密土體,在地層表面形成67m厚的超固結(jié)硬殼層,并完成大部分工前沉降,以達到降低土層的含水量、提高密實度和承載能力及消除液化的目的,具體的工藝流程是高真空強排水和強夯擊密的多遍循環(huán),造價約為150元/m2,工期稍長些.一期工程在部分區(qū)域采用此方法進行了處理,處理深度約5.0m,處理范圍僅在表層.由于本次吹砂回填厚度不均勻,故吹砂回填下的軟土地基處理能否達到預期效果沒有把握.4.2預處理方案的論證選取從上述各預處理方案的論述看,適合于工程工期要求50d、經(jīng)濟性指標合理和對周邊影響程度等要求考慮,強夯法有著明顯的優(yōu)勢;其劣

16、勢在于處理深度與要求有一定的差距.根據(jù)場地土層條件,并結(jié)合已有工程實例經(jīng)驗,最終選取的預處理方案為降水強夯法,即動力 排水固結(jié)法.施工現(xiàn)場見圖3.圖3降水強夯施工現(xiàn)場5試驗區(qū)試夯方案及檢測結(jié)論根據(jù)場地地質(zhì)條件及不同區(qū)域預處理有效深度和承載能力的不同要求,共選取4個試驗區(qū)進行試夯,每個試驗區(qū)面積約1200m2(40m×30m.913武漢大學學報(工學版第42卷試夯測試項目:根據(jù)試夯前設置的地表沉降觀測點、地表土水平位移觀測點、孔隙水壓力觀測點和地下水位觀測井,對試夯過程進行全方位動態(tài)觀測.試夯后通過靜力觸探和標貫試驗檢測固結(jié)度和加固后的固結(jié)深度,通過載荷板試驗檢測加固后的地基承載力.表

17、2試夯區(qū)域及檢測項目試夯區(qū)域試夯技術(shù)要求試夯面積/m2試夯檢測靜力觸探標貫試驗載荷板試驗一區(qū)有淤泥下臥層加固深度7m,固結(jié)后地基承載力120kPa12003個點,深度8m3個點,深度8m3個點二區(qū)有淤泥下臥層加固深度6m,固結(jié)后地基承載力100kPa12003個點,深度8m3個點,深度8m3個點三區(qū)有淤泥下臥層加固深度5m,固結(jié)后地基承載力100kPa12003個點,深度8m3個點,深度8m3個點四區(qū)吹填砂下臥層為耕植土加固深度7m,固結(jié)后地基承載力120kPa12003個點,深度8m3個點,深度8m3個點表3試夯施工參數(shù)表試夯區(qū)域試夯技術(shù)要求試夯面積/m2試夯技術(shù)參數(shù)輕型井點夯型單擊擊能/(

18、kNm夯擊遍數(shù)單點擊數(shù)夯點間距夯點布置試夯一區(qū)有淤泥下臥層加固深度7m,固結(jié)后基承載力120kPa1200豎管采用4.0/8.0m間隔布置,外圍封閉,降水至2.02.5m開始強夯點夯2500第一次610 5.0×5.0正方形2500第二次610 5.0×5.0正方形滿夯1000一遍2普夯搭接1/4D試夯二區(qū)有淤泥下臥層加固深度6m,固結(jié)后地基承載力100kPa1200豎管采用4.0/7.0m間隔布置,外圍封閉,降水至2.02.5m開始強夯點夯2000第一次610 5.0×5.0正方形2000第二次610 5.0×5.0正方形滿夯1000一遍2普夯搭接1/4D試夯三區(qū)有淤泥下臥層加固深度5m,固結(jié)后地基承載力100kPa1200豎管采用3.0/6.0m間隔布置,外圍封閉,降水至2.02.5m開始強夯點夯1500第一次610 5.0×5.0正方