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              施工工藝

              強夯法在高填方采礦坑地基處理中的應用

              點擊數:發布時間:2020-10-23

              強夯法在高填方采礦坑地基處理中的應用

              謝俊平

              (山西機械化建設集團有限公司,山西 太原 030009)

              摘 要:闡述了強夯法在山西地區高填方采礦坑處理工程中的應用,介紹了具體的強夯施工參數及分層回填厚度設計,探討了分層分布回填強夯的施工工藝及主要技術措施,以提高強夯法處理高填方采礦坑施工技術的水平。

              關鍵詞:強夯,高填方,采礦坑,地基處理

              中圖分類號:TU472           文獻標識碼:A


              0  引言

              隨著山西省經濟建設的持續發展,晉北大同、陽泉、朔州等地區露天開采造成的采礦坑不斷出現,礦山開采占用的面積不斷擴大,礦山開采的深度不斷加深,局部露天采礦坑深度達到了100m以上,形成了高填方采礦坑,嚴重破壞了當地的生態環境并造成了嚴重的地質災害,極大影響了當地的生產生活。為了治理高填方采礦坑,最大限度的利用采礦坑回填場地,使回填場地滿足建設用地的地質構造要求,本文結合陽泉某采礦坑強夯加固處理項目,采用級配良好的回填土料,利用分層回填強夯的施工技術,達到工后地基承載力以及工后沉降穩定的目的,最終形成完整成熟的強夯法處理高填方采礦坑施工處理技術。


              1  工程概述

              陽泉某采礦坑強夯處理項目位于陽泉市城北,東西長約840m,南北寬約510m,場地占地總面積337647㎡。由于場地前期已進行回填,北側部分區域已回填至710m高程,南側場地最低處已回填至653m,場地場平設計標高為726m~757m之間,場地最大回填高度約為110m。場地回填土石混合料主要來源于附近三泉棚戶區改造場平項目。場區回填完成后,規劃建設陽泉大醫院,回填區建設不高于7層的建筑物,不再進行樁基處理。在項目施工過程中,通過坑底原土基處理、坑壁四周邊坡反挖及強夯處理、填筑體分層回填強夯處理、回填強夯區與原土基的搭接處理等一系列地基加固處理措施,達到填筑體加固密實的效果。

              2  強夯參數設計

              2.1 原土基強夯參數設計

              根據地勘評價報告:原土基處理必須達到填筑體地基自重所 需要的承載力,滿足填方地基的工后沉降變形要求。當坑底基本為裸露的巖石,不需要進行處理可以作為基礎使用,否則應當進行原地面強夯處理。因此,應根據不同的地質條件和地基處理設計要求,采用不同的處理方法,見表1。

              表1 原土基強夯能級與處理深度關系表

              處理原土基性質
              處理原土基厚度/m
              強夯能級/kN·m
               
               一般土層
              <5
              3000
              ≥5且<7
              4000
              ≥7且<10
              6000
              ≥10
              8000~12000

              綜合考慮強夯加固處理深度和原地面處理土層厚度以及試夯成果,坑底原地面強夯施工參數確定為:

              坑底原地面采用8000kN·m能級強夯進行加固處理,強夯共分4遍進行施工,第1,2遍強夯能級為8000kN·m,夯點間距8m,正方形布置,停錘標準為最后兩擊夯沉量不大于15cm且錘擊數12擊~15擊控制;第3遍強夯能級為4000kN·m,夯點布置在第1,2遍夯點中心位置,停錘標準為最后兩擊夯沉量不大于10cm且錘擊數6擊~8擊控制;第4遍為2000kN·m能級滿夯,要求夯印搭接1/4,每點3擊,滿夯結束后整平場地。

              2.2 填筑體分層強夯參數及分層回填厚度設計

              對于填土高度較大的高填方地基,應將填料分層回填、分層強夯。填方地基的強夯有效加固深度和分層處理厚度應通過強夯試驗確定。

              強夯處理的分層厚度可按強夯能級的大小確定。一般情況下強夯能級與分層厚度的關系如表2所示。

              根據現場試夯結果,填筑體分層回填厚度按照6m一層進行強夯處理。施工中結合填料性質及各能級強夯的加固深度確定強夯能級,選用4000kN·m能級的強夯。

              主夯采用4000kN·m能級強夯,強夯共分兩遍進行,夯點間距5.0m,正方形布置,收錘標準按最后兩擊平均沉降量不大于10cm,且夯擊數不少于12擊~15擊控制。滿夯2000kN·m能級,要求夯印1/4搭接,每點夯3擊,滿夯結束后整平場地。

              2.3 回填土料技術要求

              1)回填土料含水量宜控制在最佳含水量的±3%之間,當回填料含水量較低時,應適當噴淋水,以增加回填材料的含水率,使其達到最優含水率。

              2)填料為石料時,其最大粒徑控制為不大于50cm,回填材料不均勻系數 Cu≥5,曲率系數 Cc =1~3。

              3)對超過最大粒徑要求的石料,進行二次破碎,填料為石料,其最大粒徑控制為不大于50cm。


              3  施工工藝流程及操作要點

              3.1 施工工藝流程

              原地面清理?坑底原土基處理?坑壁四周邊坡反挖及強夯處理?填筑體分層回填強夯處理?回填強夯區與原土基的搭接處理?夯后檢測驗收。

              3.2 操作要點

              3.2.1 原地面清理

              1)原地面清理主要包括表層淤泥、樹木、有機物等以及加固土層厚度超出強夯加固處理深度后的部分。

              2)在施工范圍內,有積水的洼地應進行排水、清淤。

              3)整平場地至起夯面標高,整平后的施工場地平整度、密實度應能承受施工機械的重量,滿足施工設備行走、運轉和運輸的要求。

              3.2.2 坑底原土基處理

              1)原有場地局部前期已經回填,由于處理深度達到了12m,此處采用12000kN·m能級強夯進行處理。第1,2遍主夯能級12000kN·m,夯點間距10m正方形中間插一點布置;第3遍點夯能級10000kN·m,夯點間距10m正方形中間插一點布置;第4遍加固夯能級4000kN·m,夯點位于第1~第3遍夯點位置。第5遍滿夯能級2000kN·m,夯印搭接1/4錘徑。

              2)原地面自然坡度陡于1∶5時,將自然地面開挖成臺階狀, 臺階寬度不小于8m。如果原地面坡度較緩,臺階寬度可以按布置不小于1排~2排強夯夯點的寬度進行開挖,可以用挖出的臺階寬度來控制臺階高度。

              3.2.3 坑壁四周邊坡反挖及強夯處理

              坑壁四周由坑底至坡頂形成土質邊坡且邊坡坡度較陡。如直接回填進行強夯處理,四周坑壁邊坡區域原土層不能進行加固處理,容易造成處理效果的不均勻。同時四周坡壁強夯區與原地面不易搭接,原地面密實度不夠,造成交接處應力突變。用挖掘機將坑壁邊坡兩側覆土至上而下逐階反挖成倒臺階形狀,臺階寬度不應小于8m,臺階高度小于3m,以便進行強夯加固處理。

              坑壁兩側坡度較陡時,臺階寬度可以適當減少,臺階原地面強夯可隨填筑體強夯同時進行施工,坑壁四周反挖臺階后根據臺階區域原土層厚度采用8000kN·m或12000kN·m能級強夯進行加固處理。

              3.2.4 填筑體分層回填強夯處理

              填筑體采用分層回填、分層強夯的施工方法,填筑體回填強夯按照由下而上的原則分層進行施工,每層厚度按照6m進行強夯處理。

              分層虛填厚度為6m,可分3次填筑至6m,每層堆填的厚度為2m左右,由于回填地基采取強夯加固,故分層填筑的填土層可用推土機簡單推平碾壓、滿足機械正常行走要求即可。

              3.2.5 回填強夯區與原土基的搭接處理

              1)對于原土層厚度較大需要進行原土基強夯的區域按照原土基強夯內容進行強夯處理。

              若原土層厚度較薄,不需要直接進行強夯處理的區域,可結合現場原土基處理和實際地形情況,將原土區開挖成倒坡臺階, 隨填筑體分層回填后再進行強夯處理。

              2)不同能級強夯區的搭接處理。

              a.對于兩種不同能級強夯施工區域的搭接處理,原則上先進行較高能級強夯區域的施工,再進行較低能級區域的強夯施工,后期低能級強夯施工至交界處時,夯點向已完成高能級強夯區域延伸1排~2排夯點,進行兩個區域的搭接處理。

              b.如果相鄰區域先進行低能級強夯施工,則進行高能級強夯施工時,主夯點不需向低能級施工區域延伸,當主夯完成進行滿夯施工時,可將滿夯施工范圍向相鄰已完工區域延伸1排~2排,作為兩個施工區域的搭接處理。

              3.2.6 夯后檢測驗收

              夯后檢測分為非場平標高回填強夯層檢測和場平標高回填強夯檢測。采用包括探井取樣,鉆孔取樣等檢測方法,確保達到設計承載力特征值和壓實度,檢測結果見表3。

              表3 檢測結果


              4  結語

              該技術在陽泉恒大帝景首期場地地基處理工程、漾泉大道采礦坑強夯處理工程等實施過程中,對于大面積、高填方回填場地運用不同強夯能級加固組合處理技術可以明顯提高地基土的密實度和地基承載力,很好的促進采礦坑的土地循環再利用,恢復露天開采對原地貌形成的破壞,滿足礦山不良地質治理過程中的使用要求。該工藝具有成本低、進度快、加固效果好、可以就地使用 回填土料,具有良好的經濟和社會效益,具有極大的推廣應用價值。


              轉載于強夯俱樂部

               

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