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曹妃甸地区吹填造陆后新建城市建筑地基处理方案研究

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文摘:吹填造陆是沿海地区全面发展的有效途径,曹妃甸地区吹填造 陆以后的新建城区有许多建筑工程需要开发。由于吹填后的土层条件差异较大,大多为软弱土层。所以对新建城区建筑地基的处理方案也应该谨慎选择。本文结合曹妃甸吹填造陆后新城区的不同土层条件,对几种比较合理的地基处理方案进行了具体研究。

关健词:吹填造陆;软弱土层;建筑地基;处理方案

中图分类号: TU47 文献标识码: A 文章编号:

近年来我国的沿海地区蓬勃发展,土地资源的短缺情况也日益明显。因为沿海地区拥用广阔的海滩资源和较长的海岸线,所以非常适合采用吹填造陆的方法来缓解沿海地区的土地资源紧张状况。目前我国的许多港口都掀起一大规模吹填造陆的热潮。曹妃甸地处唐山南部的渤海湾西岸,位于天津港和京唐港之间,具有等得天独厚的吹填造陆优势。在曹妃甸吹填造陆之后,需要在新建城市中进行各项大规模的开发工作,因此,如何针对新建城市的土质条件特点,选择合理的建筑地基处理方案,便成为目前曹妃甸新建城市建筑工程的重点问题。

1吹填完成后的吹填深度及土质条件概况

根据曹妃甸新建城市在吹填前的原地面测图,原地面高程少部分为0m~5.0m、大部分区域标高在-4.0m~-5.0m左右,堆场区中南部大块深槽区海底标高在-7.0m以下,最深处低于-9.0m。根据吹填造陆后标高4.5m计算,吹填深度在4.5m、8.5m~9m、最深处可达13.5m。

在曹妃甸吹填造陆后,受到近年来本地区及周边区域工程大量的采砂影响,导致附近区域表层的砂源逐渐减少,再加上挖泥吹填的质量控制非常困难,使吹填土在土质条件上存在很大差异。从某建筑工程的实际情况看,在远离吹泥口区域或深槽区域大多出现了明显的砂混淤泥、淤泥质粉质粘土甚至是淤泥集中区。即便是在正常吹填区也出现了很多夹层区域。这就给新建城区的建筑工程带来了一定的施工难题,尤其是现场地质条件多样化给建筑基础施工带来了很多意想不到的困难。

2建筑地基处理的几种方案

根据我们一年来不停地摸索、研究和试验,在建筑地基处理过程中,针对各种不同的地质条件,分别采用了不同的处理方法从目前的情况来看已经取得了很好的应用效果。以下就是对曹妃甸某吹填地区城市建筑地基处理方案的分析和研究:

2.1强夯法在正常吹填区的应用方案

在对建筑地基进行处理时,对于砂质较好的吹填区,我们可根据软弱层厚度,选择合理的参数来进行强夯处理。强夯法具有施工简单、造价低廉的优点,比较适合在面积较大且土质条件较好的地基加固中应用。强夯法的缺点是需要使用的机具均为大中型,所以对周围环境的影响较大。

2.1.1强夯法加固深度的计算

采用强夯法加固地基的有效加固深度计算公式为:

H= a〔Mh〕0.5

(式中:M——夯锤重量(t)、h——落距(m)、a—修正系数)

a修正系数根据土质及夯击能不同取值差异较大,通常为0.33—0.55。

从计算公式中来看,强夯法加固的深度仅与夯锤重量和落距有关,而在实际应用当中,影响有效加固深度的因素则很多,除了夯锤重量和落距以外,夯击的次数、锤底单位的压力、地基土的性质、不同土层的厚度和埋藏的顺序以及地下水位等都与加固深度有着密切关系。2.1.2强夯法的施工方案

施工前需要进行测量放样,对夯击的范围以及具体的夯击点位置进行确定,然后将夯锤对准夯击点起吊到设计好的高度,并落锤实施夯击作业。以第一遍夯击完成后,需要进行重复夯击直到达到设计要求为止,最后需要采用一夯压半夯的方法,将场地表层的松土夯实,然后测量夯击后的场地高程。具体的夯击次数可以根据现场的试夯情况和夯沉量的曲线来确定,而夯击的遍数则应该根据压缩层的厚度、现场的土质条件以及计算的沉降要求来确定。当夯击沉降量为计算最终沉降量的80%~90%时,便可以认为夯击完成。

2.2强夯加排水板法砂混淤泥区的应用方案

2.2.1强夯加排水板法

当吹填砂中淤泥的含量在10%~30%之间时即为砂混淤泥,也称为砂性土,这种土层的特点就是细颗粒含量较多,导致地基土中的孔隙水不容易排出。针对这种区域可采用排水板加强夯的处理方法,这种方法具有施工快、工程造价低的特点。在强夯加排水板的方法中,排水板可以起到竖向排水的作用,使土体中形成一道竖向的排水通道,从而提高地基固结的速度,然后再采用强夯加载的方法,使地基的承载力得到有效提高。在设置排水板时,必须保证排水板要穿透软弱土层,而在强夯时,则需要逐级的将夯击能量提高。

2.2.2强夯加排水板法的施工方案

在吹填土中水含量较大且不容易排出。采取先设置排水板然后再强夯的方法比较有效。排水板打设的深度应该根据软弱层厚度,穿过软弱层达到硬层,排水板可以采用普通的B型板,其间距可布置为1.2m*1.2m的正三角形,根据现场试验可适当降低间距,选择1m的间距效果更好。强夯则根据逐级加大夯击能的原则先进行2000kn.m和2500kn.m的点夯排水施工,然后进行两遍5000kn.m的正式点夯施工。现场强夯完成后,需要对地基的承载力进行检测,以保证其承载力达到设计要求。在实际工程中如果地基的承载力要求不高,也应该适当的增加夯击遍数提高承载力;如果地基承载力要求较高,则需要进行二次处理。

2.3换填法在淤泥混砂和淤泥集中区的应用方案

2.3.1换填地基处理方法

对于淤泥混砂和淤泥集中区可采用换填的处理方法。对原土层进行换填就是将软弱地基土挖除,采用砂石、粉煤灰及矿渣等材料作为换填材料。换填法能够有效提高地基的强度和承载力,但这种方法的处理费用较高,在实际工程中,应该结合现场实际情况和工程的具体造价情况来确定选择哪种施工工艺。

2.3.2施工的施工方案

对于淤泥混砂和淤泥集中区,可在表层4m以内拌合生石灰或粉煤灰进行表层加固处理,待表层地基土达到一定强度后再进行二次处理,二次处理方案应该从节约成本、缩短工期和施工便捷的角度考虑,可采用强夯置换法,填料选用石渣等粗骨料。对于部分地基承载力要求较高的建筑地基,可采用旋喷桩或者搅拌桩等技术进行二次处理。也可对现场薄弱区进行振冲碎石施工。

3施工过程的监测

为了能够及时的调整施工参数,提高吹填土地基的加固处理效果,应该对地基的加固过程和固结过程,进行全程的监测和严格的质量检测。通常在强夯法中,可检测原位孔隙水压力来判断夯击加固的效果。可根据实测的孔隙水压力增长或消散过程,来调整强夯施工的参数。也可通过对被加固土体中的水位进行监测,来了解排水板的排水状态;在换填或者桩基施工中,可采用静载试验及应变检测等检测方法来对加固后地基承载力进行检测。在实际工程中,应该根据不同区域土质情况边设计边施工,并且保证施工过程监控检测及时,以便能够随时根据检测数据完善施工工艺。

4结论

在曹妃甸吹填造陆后新建城区建筑工程中,对地基的处理应该本着经济、高效、合理的原则,选择最为有效的地基处理方案。通过大量的试验研究证明,以上几种地基处理方案均适合在曹妃甸吹填地区应用,但在实际工程中我们还需要进行具体的分析、计算和论证来选择最佳的施工方案。

文献引用

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[2].解宝安,吹砂回填软土地基预处理方案的论证与选取[J],武汉大学学报,2009,42:317~319.

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