楊龍
(三門(mén)峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南三門(mén)峽472000)
[工程建設(shè)與管理]
淺談高填砂土油庫(kù)地基的處理方法
楊龍
(三門(mén)峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南三門(mén)峽472000)
改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平和綜合國(guó)力都有了一個(gè)長(zhǎng)足的發(fā)展,大發(fā)展帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)各行業(yè)的前進(jìn),對(duì)于建筑業(yè)和能源需求尤為明顯,國(guó)內(nèi)各地也呈現(xiàn)出一片蓬勃發(fā)展的景象,然而我國(guó)疆域遼闊,涉及到的地質(zhì)類(lèi)型也各不相同,這給建筑行業(yè)帶來(lái)了許多新的問(wèn)題。在建筑工程中,地基的穩(wěn)定直接決定了(構(gòu))建筑物的安全性、穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、使用需求性等。本文以?xún)?nèi)蒙古某一鐵路油庫(kù)建設(shè)為例,介紹高填砂土地基的處理方法,分析該類(lèi)工程在實(shí)際操作中出現(xiàn)的問(wèn)題以及處理措施,希望對(duì)同類(lèi)型工程起到一定的借鑒作用。
地基;砂土;夯實(shí);回填
地基,作為(構(gòu))建筑物直接的荷載承載體,其可靠的穩(wěn)定性對(duì)于上部荷載起著至關(guān)重要的作用,為建筑物之根本。由于我國(guó)各地地質(zhì)類(lèi)型復(fù)雜,人工地基的處理方法也不盡相同,換填法、強(qiáng)夯法、擠密樁復(fù)合地基、預(yù)壓加固法等多種方法在類(lèi)似的建筑地基處理過(guò)程中也都有體現(xiàn),然而,高填砂土地基只有在西北、內(nèi)蒙古等一些氣候干燥、土質(zhì)沙化的地區(qū)才有可能出現(xiàn)。對(duì)于高填砂土,最核心的問(wèn)題就是如何提高回填地基的密實(shí)度,因?yàn)樯巴敛煌谝话沭ね?,其在回填、碾壓的過(guò)程中,固體顆粒之間的空隙較大,為了提高碾壓質(zhì)量,保證地基的承載力和穩(wěn)定性,必須采用適當(dāng)可行的特殊方法進(jìn)行處理。
本工程全長(zhǎng)約588m、寬264m,場(chǎng)區(qū)地形為原取土遺留基坑,按照此次設(shè)計(jì)標(biāo)高,場(chǎng)區(qū)最高出需填筑8m,平均填筑高度達(dá)到7.6m,土質(zhì)為含水量極少的砂土,含有少量地表灌木植被。在油庫(kù)鐵路專(zhuān)用線(xiàn)西側(cè)新建鐵路卸油棧橋一座,作業(yè)場(chǎng)區(qū)新建4座1000m2立式拱頂鋼油罐,并在外圍修建環(huán)形防火堤,防火堤南側(cè)依次修建隔油池、消防泵房、消防水池等生產(chǎn)構(gòu)筑物,總面積440m2。儲(chǔ)油罐環(huán)形防火堤西側(cè)新建772m2付油棚一座,內(nèi)設(shè)裝油棧臺(tái)1座,5.5m槽車(chē)付油車(chē)道2條。公路付油棚北側(cè)新建441m2綜合辦公樓一棟,南側(cè)新建室外箱式變電站一座。將新建庫(kù)大門(mén)外匯車(chē)區(qū)和寬20m、長(zhǎng)1022m的Ⅱ級(jí)硬化路面總共22440m2作為油庫(kù)區(qū)外聯(lián)絡(luò)道路。以上(構(gòu))建筑物地基中,4座鋼制油罐和辦公樓地基處理尤為重要,上部荷載較大,在地基處理過(guò)程中須采取特殊方法。
考慮到此次砂土地基回填的特殊性,在填筑施工前必須要做好充分的技術(shù)準(zhǔn)備、回填料準(zhǔn)備和相關(guān)的資料準(zhǔn)備。
1.技術(shù)準(zhǔn)備
砂土填筑時(shí),影響填筑地基密實(shí)度的因素主要有三個(gè)方面。首先是壓實(shí)功,在這方面我們擬采用3輛18t壓路機(jī)進(jìn)行全程平碾靜壓和振動(dòng)壓;其次,回填料攤鋪厚度,砂土不同于黏土,每層的攤鋪厚度不宜過(guò)厚,否則影響壓實(shí)功的傳遞,使底層密實(shí)度達(dá)不到規(guī)范及設(shè)計(jì)要求,所以,回填料每層的攤鋪厚度設(shè)計(jì)為0.3m;第三,含水率,由于該地砂土含水率較低,不利于回填過(guò)程中壓實(shí),故在填筑施工過(guò)程中及時(shí)進(jìn)行每層回填料灑水工作,場(chǎng)區(qū)旁新建蓄水池一座,灑水車(chē)兩臺(tái),確?;靥钌巴恋暮省?/p>
2.回填料準(zhǔn)備
本工程地處內(nèi)蒙古草原邊緣,由于氣候干燥、降雨量少,土地沙化嚴(yán)重,植被稀疏,故回填料的選擇為就近取土,在距離施工場(chǎng)區(qū)1km的可開(kāi)挖地區(qū)進(jìn)行取土。由于回填土施工會(huì)直接影響到地基的承載能力,若是回填土質(zhì)量較差、密度較小、空隙較多的話(huà),就有可能造成地基承載力嚴(yán)重下降,最終導(dǎo)致建成的建筑物出現(xiàn)垮塌的危險(xiǎn)。需要注意的是,對(duì)于回填料的選擇一定要遵守國(guó)家相關(guān)規(guī)定,不得使用淤泥、沼澤土、泥炭土、凍土、有機(jī)土以及生活垃圾的土做回填料,對(duì)于液限>50、塑性指數(shù)>26,可溶性鹽含量>5%,700℃有機(jī)質(zhì)燒失量>8%的土,未經(jīng)處理不得作為填料,所以在取土前應(yīng)進(jìn)行清表工作,清除取土場(chǎng)地表0.5m深度范圍內(nèi)的土棄置,其下方含植物根須較少的土才能作為回填土,且土質(zhì)均勻,適合工程碾壓、提高密實(shí)度的方法。其次,回填料中不能出現(xiàn)粒徑較大碎石,碎石粒徑最大不得超過(guò)攤鋪層厚度的2/3。
3.相關(guān)資料準(zhǔn)備
在砂土填筑正式施工前,必須準(zhǔn)備充分的相關(guān)資料并進(jìn)行詳細(xì)的審閱和學(xué)習(xí),確保施工過(guò)程中有據(jù)可依。資料主要包括:一是設(shè)計(jì)施工圖紙,對(duì)于圖紙中涉及到的場(chǎng)區(qū)各處原地面標(biāo)高和設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)非常明確,設(shè)計(jì)總說(shuō)明中提到的土質(zhì)類(lèi)型、承載力要求在施工中也應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)督;二是砂土填筑符合相關(guān)國(guó)家規(guī)范,這主要是為了施工的過(guò)程中,能夠有具體的技術(shù)要求、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)方法;三是場(chǎng)區(qū)原地形圖,詳細(xì)、精確的地形圖能為填筑土方量的計(jì)算提供極大的幫助,也能為填筑初始階段土方的調(diào)配提供參考依據(jù);四是場(chǎng)區(qū)地勘報(bào)告及地下附屬管線(xiàn)分布圖,在施工之前一定要清晰地知道場(chǎng)區(qū)地下情況,包括地質(zhì)分布、地下水位、地下既有管線(xiàn)分布等,這樣能保障在施工過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)由于施工而造成管線(xiàn)破裂等情況,若有管線(xiàn),得采取遷移或保護(hù)的措施。
在做好相關(guān)準(zhǔn)備工作后,即可進(jìn)行砂土地基填筑施工。其施工主要工作過(guò)程如下圖:
圖1 高填砂土地基填筑流程圖
1.清表
由于原場(chǎng)區(qū)地面有稀少的植被,多為灌木,在回填之前須對(duì)其進(jìn)行清除,按照國(guó)家規(guī)范,需要清除的不只是地表以上,而且是包括地面下一定深度。本工程中,考慮到植被的特點(diǎn)及根須的長(zhǎng)度,清表深度定位0.5m,施工前利用推土機(jī)、裝載機(jī)和運(yùn)土卡車(chē)進(jìn)行清表工作,開(kāi)出工作面,清理出來(lái)含有植被的土進(jìn)行棄置。
2.填筑
通過(guò)清表工作開(kāi)墾出填筑工作面后,進(jìn)行已準(zhǔn)備好的砂土地基填筑施工。整個(gè)場(chǎng)區(qū)平均填筑高度達(dá)到7.6m,按照設(shè)計(jì)邊坡1:1.5的坡度,首先定位出各邊坡坡腳位置線(xiàn),間隔5m立以小彩旗作為回填邊界標(biāo)志。在填筑初期,由于原地形不平整,回填料的調(diào)配也要按照實(shí)際情況合理調(diào)配,針對(duì)低洼處應(yīng)特殊對(duì)待,先行填筑,但不是一次性將低洼處填平,而是仍然遵守每層攤鋪厚度0.3m的要求,故前期填筑比較麻煩,沒(méi)有完整攤鋪層進(jìn)行碾壓,但是只要前期基底處理較好,填筑密實(shí)度及平整度合乎要求,對(duì)于后續(xù)上方填筑能起到非常有利的影響,可以提高整體填筑速度和填筑質(zhì)量。
填筑過(guò)程中,首先運(yùn)土卡車(chē)將砂土運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)指揮員指定位置,呈線(xiàn)形攤鋪,多輛卡車(chē)可以并行卸土,然后由推土機(jī)及裝載機(jī)平斗進(jìn)行攤鋪,嚴(yán)格控制每層攤鋪厚度,由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員負(fù)責(zé)檢查。待回填料完全攤鋪好一段后,壓路機(jī)開(kāi)始進(jìn)行首次靜壓,需要指出的是,碾壓順序應(yīng)從四邊向中間逐漸行進(jìn),防止由于回填料碾壓過(guò)程中受到水平擠壓而產(chǎn)生過(guò)多位移,導(dǎo)致薄厚不均現(xiàn)象的發(fā)生。通過(guò)壓路機(jī)首次靜壓,回填料表面處理平整后,須及時(shí)向其表面灑水,其原因有二:第一,增加回填料含水量,使其在后續(xù)的碾壓過(guò)程中能到達(dá)最佳密實(shí)度;第二,及時(shí)灑水可以保證與上層填料有較好的黏連,防止出現(xiàn)分層現(xiàn)象。由于氣候干燥、天氣炎熱,為了防止水分過(guò)快地蒸發(fā),灑水的同時(shí),壓路機(jī)可同時(shí)進(jìn)行震動(dòng)壓實(shí),及時(shí)鎖住水分。每層填料灑水后應(yīng)進(jìn)行2~3次震動(dòng)壓實(shí),其后緊接著進(jìn)行上一層填筑施工,整個(gè)施工過(guò)程應(yīng)保持最佳的連續(xù)性和協(xié)調(diào)性。
3.密實(shí)度檢測(cè)
本工程在填筑施工過(guò)程中,按階段進(jìn)行地基密實(shí)度檢測(cè)。當(dāng)填筑高度每上升1m時(shí),在填土表面進(jìn)行密實(shí)度隨機(jī)抽檢,按照相關(guān)規(guī)范中的要求,結(jié)合本工程實(shí)地面積,每次抽檢5個(gè)點(diǎn)。在監(jiān)理及業(yè)主代表現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證下,有質(zhì)監(jiān)站人員運(yùn)用灌砂法進(jìn)行取樣檢測(cè),該密實(shí)度檢測(cè)可以及時(shí)地向工程反饋施工質(zhì)量,為后續(xù)填筑施工提供精確的技術(shù)指導(dǎo)。
4.邊坡修整
考慮到普通反鏟挖掘機(jī)的臂展范圍只有4~5m,當(dāng)?shù)鼗钪?~5m高度時(shí),應(yīng)當(dāng)暫時(shí)停止填筑,進(jìn)行邊坡修整。在邊坡修整時(shí),我們采用中型反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行刷坡,此時(shí)由現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員對(duì)已填筑邊坡坡度進(jìn)行測(cè)量,并定位出設(shè)計(jì)邊坡1:1.5標(biāo)志線(xiàn),挖掘機(jī)按照已給定標(biāo)志線(xiàn)采用刷、壓對(duì)邊坡進(jìn)行表面處理和坡度修正,修整完的邊坡應(yīng)為表面平整、密實(shí)度合格的狀態(tài)。
5.強(qiáng)夯處理
按照之前的施工過(guò)程,當(dāng)填筑高度已達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高要求,即可結(jié)束填筑施工,但是由于上部荷載較大,對(duì)于4座鋼制油罐和辦公樓地基的處理應(yīng)進(jìn)行再次處理,采用強(qiáng)夯法進(jìn)行夯實(shí),繼續(xù)增加地基密實(shí)度和承載力。強(qiáng)夯地基處理施工技術(shù),是目前我國(guó)深層地基處理技術(shù)中最為常用、經(jīng)濟(jì)的一種方法,其主要利用大型起重機(jī)械,將噸位較大的夯錘提拉至6~30m左右的高度,通過(guò)自由下落的方式,直接沖擊地基土體,在高強(qiáng)度的沖擊波、沖擊應(yīng)力的作用下,壓縮土體中的間隙,使地基的局部土體出現(xiàn)液化,從而重新排列土料,以此提高地基的強(qiáng)度、承載能力。本工程強(qiáng)夯作業(yè)前,首先由測(cè)量人員進(jìn)行定位,放樣出4座鋼制油罐和辦公樓所處位置,按照(構(gòu))建筑物所處的位置布置夯點(diǎn),按照工程特點(diǎn),強(qiáng)夯采用18t夯錘,提升高度為12m。強(qiáng)夯過(guò)程中,每一錘夯完過(guò)后都要及時(shí)使用水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量夯錘的下降量,當(dāng)最后兩錘之間的下降量小于5cm時(shí),視為夯實(shí)到位,結(jié)束該點(diǎn)強(qiáng)夯,否則會(huì)造成夯點(diǎn)土質(zhì)出現(xiàn)過(guò)度液化、翻漿的現(xiàn)象。
(1)出現(xiàn)橡皮土現(xiàn)象
本工程偶爾出現(xiàn)橡皮土現(xiàn)象主要由于分層灑水時(shí)灑水過(guò)多,加之砂土含泥量較少,填料顆粒之間空隙較大,水在顆粒之間具有一定的潤(rùn)滑作用,含水量適中可以提高填料的密實(shí)度,含水量過(guò)大則會(huì)造成碾壓或者強(qiáng)夯時(shí)出現(xiàn)橡皮土現(xiàn)象,解決方法為嚴(yán)格控制填料含水量。
(2)邊坡松動(dòng)
邊坡松動(dòng)主要原因有兩點(diǎn):第一,每層填料在碾壓時(shí),邊緣土體會(huì)由于受到擠壓向外運(yùn)動(dòng);第二,邊坡修整時(shí),由于反鏟挖掘機(jī)斗口有齒狀挖抓,會(huì)擾動(dòng)下層一定深度的土。針對(duì)上述問(wèn)題,解決方法為填筑時(shí)邊坡向外側(cè)延伸一定距離,填筑出安全刷坡厚度,刷坡時(shí)只需將多余的填料刷除,從而不影響已達(dá)到密實(shí)度的內(nèi)部土體。
(3)壓實(shí)度達(dá)不到要求
影響回填料密實(shí)度因素主要有三個(gè)方面:含水率、攤鋪厚度和壓實(shí)功。三個(gè)方面在實(shí)際填筑施工過(guò)程中都有可能出現(xiàn)問(wèn)題,故在檢測(cè)密實(shí)度達(dá)不到要求時(shí)從三個(gè)方面共同找問(wèn)題的原因,如壓路機(jī)的碾壓次數(shù)是否滿(mǎn)足要求,有無(wú)沒(méi)碾壓到位的情況,填料一次攤鋪層是否過(guò)厚,灑水不到位等。
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TU
A
1673-0046(2015)9-0167-02
太原城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)2015年9期