溫 喜 元

(山西一建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030012)

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爐渣三合土樁處理濕陷性黃土地基

溫 喜 元

(山西一建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030012)

結(jié)合爐渣的物理化學(xué)性能，設(shè)計(jì)了爐渣三合土的配合比，介紹了采用爐渣三合土樁進(jìn)行濕陷性黃土地基處理的方案，并檢測(cè)了處理后樁基的力學(xué)性能，指出采用該方法經(jīng)濟(jì)合理，施工簡(jiǎn)單。

爐渣，濕陷性黃土，三合土，承載力

目前，我國(guó)垃圾與日俱增，絕大部分垃圾未經(jīng)任何處理便被運(yùn)往郊外或農(nóng)村，采用露天堆放或填埋的方式進(jìn)行處理。耗用大量的征用土地費(fèi)、垃圾清運(yùn)費(fèi)，同時(shí)清運(yùn)和堆放過(guò)程中的散落和粉塵，灰砂飛揚(yáng)等一系列問(wèn)題，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。我們的電源結(jié)構(gòu)以燃煤為主，燃燒后產(chǎn)生的廢渣是造成大氣和城市環(huán)境污染的主要因素。隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)的各項(xiàng)法律法規(guī)的頒布和實(shí)施，如何處理和排放廢渣已成為社會(huì)的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。我國(guó)的濕陷性黃土地區(qū)比較廣闊，在大量的建設(shè)中，消除濕陷性是房屋建設(shè)中的一個(gè)非常迫切的問(wèn)題。目前有多種方法處理消除濕陷性，但材料的費(fèi)用相對(duì)來(lái)說(shuō)都比較高昂。針對(duì)以上情況，我們提出了“變廢為寶”的辦法，把爐渣用于處理地基消除黃土的濕陷性上。

1 爐渣三合土的配比試驗(yàn)

1.1 爐渣的化學(xué)試驗(yàn)分析

準(zhǔn)確稱取一定量的爐渣進(jìn)行試驗(yàn)，因爐渣燃燒的完全程度相差較大，我們根據(jù)爐渣的顏色分為兩組進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 化學(xué)分析結(jié)果一覽表 %

1.2 爐渣物理性能分析

爐渣的天然密度和最大干密度的測(cè)定。

天然密度的測(cè)定采用公升筒法，測(cè)得該爐渣的干密度為ρ=0.7 g/cm3。

最大干密度測(cè)定所用的儀器為10的公升筒，振動(dòng)臺(tái)。在100 ℃±5 ℃的恒溫條件下烘24 h后，重復(fù)3次測(cè)定，取其平均值ρdmax=0.77 g/cm3。

1.3 爐渣的三合土配比試驗(yàn)

該試驗(yàn)的目的主要是通過(guò)對(duì)白灰、土、爐渣三種材料的配比試驗(yàn)確定一種最佳配比，以及該配比試驗(yàn)的最佳含水率、最大干密度以及充盈系數(shù)。

試驗(yàn)儀器為擊實(shí)儀、量筒、天平、臺(tái)稱、標(biāo)準(zhǔn)篩，試驗(yàn)推土器等。

從技術(shù)的可行性和經(jīng)濟(jì)性以及爐渣的利用率(環(huán)保性)三方面綜合考慮，決定采用兩種配比進(jìn)行試驗(yàn)，即：白灰∶土∶爐渣為：1∶2∶4；1∶3∶7。

通過(guò)對(duì)兩種配比的最大干密度、最佳含水率、充盈系數(shù)，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2，表3。

通過(guò)對(duì)爐渣三合土的物理性能分析，從環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性等方面考慮，決定選用的配比為：1∶3∶7 。

2 現(xiàn)場(chǎng)地基處理試驗(yàn)

表2 配合比試驗(yàn)一覽表

表3 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度一覽表 MPa

2.1 處理方案

選用平陽(yáng)機(jī)械廠1號(hào)甲住宅樓地基作為試驗(yàn)地基。據(jù)勘察報(bào)告反映，該地基為Ⅲ級(jí)非自重(局部Ⅲ級(jí)自重)濕陷性地基。濕陷土層厚度為7.0 m，大體分為兩層：第①層厚度為5.0 m，承載力為140 kPa(局部120 kPa)，第②層厚度為2.0 m，承載力為150 kPa。據(jù)以上地質(zhì)資料結(jié)合有關(guān)規(guī)范確定爐渣三合土試樁，樁徑400 mm，樁徑1 000 mm，排距860 mm，呈梅花狀布置(見(jiàn)圖1)，有效樁長(zhǎng)為6.5 m，樁尖落在第④層砂質(zhì)粉土上。試樁樁數(shù)為14根，每7根為一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。

2.2 試樁現(xiàn)場(chǎng)施工

1)施工機(jī)械設(shè)備。柴油打樁錘、樁架、夯實(shí)機(jī)。

2)成孔工藝。先進(jìn)行測(cè)量放線和樁孔定點(diǎn)，然后柴油打樁機(jī)就位，將帶有特制樁尖的鋼制樁管打入土層中至6.8 m。不間斷地將樁管緩慢拔出即成孔，成孔順序采用先外排后內(nèi)排，同排樁間隔1個(gè)孔進(jìn)行，即所謂隔排跳打法。

3)填夯施工。填夯施工前，先做了填夯試驗(yàn)，以確定每次合理的填料數(shù)量和夯擊數(shù)量。方法為在灰土樁上1 m處分為不同的填料數(shù)量和不同的夯擊次數(shù)，預(yù)埋6組試塊，待3 d后測(cè)其干密度。

表4 填夯試驗(yàn)結(jié)果一覽表

由表4綜合分析，確定用每次填料高度0.23 m，夯擊次數(shù)為12錘為參數(shù)，對(duì)14根試樁質(zhì)量進(jìn)行控制。填夯施工按下述要求進(jìn)行：a.夯實(shí)機(jī)就位后保持平穩(wěn)，夯錘對(duì)中樁孔，能自由落入孔底。b.樁孔內(nèi)有雜物和積水時(shí)，應(yīng)清除干凈，填料時(shí)先夯實(shí)孔底至發(fā)出清脆聲，方能繼續(xù)填料。c.人工填料指定專人按上述數(shù)量均勻填進(jìn)，不得盲目亂填，更不允許用運(yùn)料車直接倒料入孔。d.樁孔填夯高度值超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)高20 cm～30 cm，其上可用填料輕夯至地面。

3 樁基試驗(yàn)

3.1 探井取樣土工試驗(yàn)法

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5～表8。

表5 加固后樁間土與加固前地基土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)對(duì)照表

表6 加固前后樁間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)照表

表7 加固前后濕陷性對(duì)照表

表8 樁身填料質(zhì)量檢驗(yàn)

由表5～表8可得：加固后樁間土①層土與原場(chǎng)地土①層相比干密度提高了14.2%，孔隙比降低了24.3%，壓縮系數(shù)降低了56%；加固后樁間土②層土與原場(chǎng)地土②層相比干密度提高了14.8%，孔隙比降低了27.9%，壓縮系數(shù)降低了41.7%；濕陷性消除非常明顯，樁間土承載力有極大的提高。

加固后承載力標(biāo)準(zhǔn)值評(píng)價(jià)。

按復(fù)合地基公式fsk=[1+m(n-1)]fk計(jì)算。

①層(0 m～3 m)地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值:

fsk=[1+0.146×(3.5-1)]×140=191.1 kPa。

②層(3 m～6.5 m)地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值:

fsk=[1+0.146×(3.5-1)]×155=210.8 kPa。

其中，m為面積置換率，取0.146；n為樁土應(yīng)力比,取3.5；fsk為復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值,kPa;fk為天然地基承載力，①層取140 kPa，②層取155 kPa。

3.2 原位測(cè)試法

采用JC-X1型2 t輕型靜力觸探儀進(jìn)行原位測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 原位測(cè)試結(jié)果一覽表 MPa

3.3 靜載試驗(yàn)法

該檢測(cè)靜載試驗(yàn)分為兩組，單樁承載力靜載試驗(yàn)和復(fù)合地基承載力靜載試驗(yàn)各一組。

1)復(fù)合地基承載力靜載試驗(yàn)。

試驗(yàn)方法為慢速堆荷法。

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2，表10。

表10 加荷分級(jí)和沉降值參數(shù)表(一)

據(jù)圖2,表10分析：由于s/b=0.008，b=0.86。

則s=6.88 mm。

所以復(fù)合地基承載力實(shí)測(cè)基本值為沉降量小于6.88 mm的前8級(jí)荷載，即為260 kN，由于承壓板的面積為0.86 m2,則該復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值為260/0.86=302 kPa。

2)單樁豎向抗壓承載力靜載荷試驗(yàn)。

試驗(yàn)方法采用慢速堆荷法。

試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3，表11。

表11 加荷分級(jí)和沉降值參數(shù)表(二)

Q/kN4080120140160180200220240260280300320340360s/mm0.250.330.470.250.310.30.360.390.440.50.560.521.03.454.35∑s/mm0.250.581.051.301.611.912.272.663.13.64.164.685.689.1313.52

據(jù)圖3，表11得出荷載320 kN可以確定為拐點(diǎn)，拐點(diǎn)的上一級(jí)荷載是300 kN，確定為單樁豎向抗壓極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值Qum，則單樁豎向抗壓承載力標(biāo)準(zhǔn)值：

R=Qum/f=150 kN。

其中，f為安全系數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

廢渣的處理不僅占用土地，增加費(fèi)用，污染道路，使其變廢為寶，是一項(xiàng)功在當(dāng)代，利在千秋的綠色環(huán)保工程，也是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)工作的一項(xiàng)重大課題。建設(shè)部在國(guó)家1996年—2010年《建筑技術(shù)政策》的建筑材料和制品加護(hù)政策中也提出“要從治理環(huán)境和資源再利用雙重意義上充分重視爐渣、粉煤灰等工業(yè)廢料的再利用?！睋?jù)這一思想的指導(dǎo)，我們從以上的論證中得出爐渣三合土樁處理濕陷性黃土，提高承載力，消除濕陷性在技術(shù)上是可行的。經(jīng)濟(jì)上合理，而且施工也比較簡(jiǎn)單。決定在社會(huì)上推行這一技術(shù)，使其為社會(huì)多做一份貢獻(xiàn)。

該課題盡管我們做了很大的努力，但由于時(shí)間倉(cāng)促，我們的知識(shí)，技術(shù)水平有限，仍難免有不少欠妥之處，衷心希望有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、專家同行們提出批評(píng)指正，使之更加完善。

The slag cement pile treatment of collapsible loess foundation

Wen Xiyuan

(ShanxiFirstConstructionGroupLimitedCompany,Taiyuan030012,China)

Combining with the physical and chemical properties of slag, this paper designed the slag cement mixture ratio, introduced the scheme using slag cement pile to make in collapsible loess foundation treatment, and tested the mechanical properties of pile foundation after processing, pointed out that using this method was economic and reasonable, simple construction.

slag, collapsible loess, cement, bearing capacity

1009-6825(2016)10-0069-03

2016-01-26

溫喜元(1972- )，男，工程師

TU473.1

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