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1、强夯法深坑回填地基处理的设计与施工实践研究第28卷第3期2011年6月特种结构Vo1.28No.3June2011强夯法深坑回填地基处理的设计与施工实践研究冯晶陆景慧刘江江2邸道怀2(1.北京市煤气热力工程设计院有限公司100032;2.中国建筑科学研究院地基基础研究所北京100013)(1.BeijingGas&HeatingEngineeringDesignInstituteCo.Ltd,100032;2.InstituteofFoundationEngineering,ChinaAcademyofBuildingResearch,Beijing100013)摘要本文结合工程实例,
2、通过方案比较,对强夯法在深坑回填地基处A-v-程的设计,施工及检测情况进行简要的介绍.关键词强夯法回填地基处理ABSTRACT:Basedonanacturalprojectandthroughtheplancomparation,thedesign,constructionandtestingofdynamiccompactioninthickpitcushiontreatmentwereintroducedinthispaper.KEYWORDS:DynamiccompactionCushionGroundtreatment引述阎村天然气接收门站坐落于北京房山区阎村镇,为北京市2010年重
3、点工程.该工程的建设对于确保首都燃气供应具有十分重要的意义.该工程现状工程场地为深度316m的深坑,根据工程条件,经过方案比选,确定采用强夯法进行回填地基处理.目前此项工作已经按期完成,各项检测及验收指标均满足设计要求.下面就该工程深坑回填地基处理的设计,施工及检测情况作简要介绍.1工程概况拟建场区地貌属于大石河二级阶地,场地原为耕地.上世纪60年代因烧砖取土形成了大小,深浅不等的取土坑.本工程需要回填处理的场地面积总计为4.8万m2,其中场地南侧及东南侧需回填的深度较深,如图1所示.图1为场区20m网格测绘图,图中斜线区域为A区,深度在lOm16m;其他区域深度在3m6m,划分为燃气集团用地
4、B区和中石油分输站用地c区.建设用地填方21.5万m3,场地南侧护坡填方4.2万m3,总填方量25.7万m3.深坑区域面积1.6万m2,其他区域3.2万m2.场区地面设计高程50.5m左右,在地层高程3439m以上为新近沉积的粘质粉土及粉质粘土夹砂质粉土薄层,承载力标准值110kPa或以上,其下为一般第四纪沉积层粘质粉土及粉质粘土,承载力标准值190kPa左右,高程约30m左右以下为第四纪沉积的卵石层,承载力标准值约300kPa.为解决北京上游气源不足的问题,确保首都燃气供应,本工程必须在2010年底前完工并投产运行.场地回填施工基本上均处于雨季.图1场区20m网格测绘图2回填技术要求1.地基
5、处理后保证建筑物在合理使用年限内的安全性和适用性.2.可作为建,构筑物持力层部分的基底土要SP瞅ALH嬲.3嬲lNo.32011冯晶等:强夯法深坑回填地基处理的设计与施工实践研究求其压缩模量E10MPa,地基承载力特征值fak120kPa.3.处理后场地基本均匀,满足不均匀沉降小于3nma,/m的要求.4.地基处理过程中,加强对周边建,构筑物和相邻管线的保护,保证施工过程安全可靠.3回填施工方案的选定3.1强夯方案强夯法是利用夯锤的冲击能量提高地基土承载力,降低地基压缩性的地基处理方法.根据北京市房山区的地域特点,选择碎石土或级配砂石作为填料,采用强夯法加固地基,可以达到设计提出的承载力和沉降
6、指标.由于采用粗颗粒土作为填料,对雨季施工的影响可以降到最低.1.处理方法单击夯击能为20003000kN?in,施工时应预先试夯决定最终夯击次数,夯点采用三角形布置.夯击范围为每边超出基础边缘不应少于3m;回填深度在10m16m的区域分层强夯,每层虚填厚度为5m6m;其他区域面积一次强夯.处理后达到120kPa130kPa的承载力要求.2.强夯对周边建筑物的影响及处理措施强夯施工过程中,在夯锤落地的瞬间,一部分动能转换成冲击波,从夯点以波的形式向外传播,并引起振动.根据国内的大量研究,可以将强夯振动影响划分为三个区:(1)振动破坏区:一般距离夯点10m以内;(2)振动损坏区:距离夯点1030
7、m;(3)相对安全区:距离夯点30m以外.强夯对距离夯点30m以外的精密仪器,仪表,机械,电子计算机的房屋会有一定影响,对于一般的建(构)筑物不会造成破坏.从本工程的情况看,在场地东南角300m以外有4层办公楼,根据本强夯方案,强夯振动对该建筑不会产生破坏.必要时可采用噪音监测仪和拾振器来监测强夯产生的影响.一般噪音控制在70分贝以内.若强夯振动对建筑物内的办公人员感官产生影响,可在场地南侧及东侧设置隔振溅RU渤沟.隔振沟深1.8m,宽0.6m,南侧及东侧隔振沟总长度约300m.3.费用(1)填料约50元/m3(从采石场运至施工现场),总计填料费用为25.7X50X1.3(虚实土系数)=167
8、0.5万元.(2)强夯费用约30元/m2,回填深度在10m16m的区域面积为16000m2,分3层夯,强夯费用合计1.6303=144万元;其他区域面积32000m2,一次强夯,强夯费用合计96万元.总计强夯费用为240万元.(3)现场平整约5元/m2,总计整平费用40万元.(4)场地南侧及东南侧按1:2的坡度放坡,放坡面积约9000m2,护坡采用50ram厚C20喷射混凝土,内挂钢丝网,护面60元/m2,总计护面费用为54万元.(5)检测和监视费用约为40万元.以上的费用估算未包括场地内耕植土或淤泥,垃圾的清理和相应回填费用.综合上述各项施工费用,总计施工直接费约2044.5万元,建设总投资
9、3279万元.4.工期在保证每天供应40oom3填筑材料的情况下,施工期约90d.3.2机械碾压方案分层碾压法处理也是可行的,但考虑到工期和雨季等多种因素,推荐采用砂或砂石等级配良好的粒料进行回填,含泥量不超过5%,最大粒径不超过50mm.碾压机械应采用120kN或以上的振动碾压设备,碾压遍数根据现场相关实验确定.1.处理方法采用天然河砂(砾砂,粗砂等)和级配砂石进行回填时,分层虚铺厚度不大于500mm,洒水后分层机械碾压.回填深度在10m16m的区域约分为34层回填,碾压,其他区域约分14层.碾压后应进行现场载荷板试验,确定地基承一35特种结构2011年第3期载力和变形计算参数.2.费用(1
10、)填料价格约70元/m3,碾压费用约20元/rn3,总计填料及碾压费用为3006.9万元(考虑虚实土系数1.3).(2)场地南侧及东南侧按1:2的坡度放坡,放坡面积约9000m2,护坡采用50mm厚C20喷射?昆凝土,内挂钢丝网,护面6o元/m2,总计护面费用为54万元.(3)检测费用预估40万元.以上的费用估算未包括场地内耕植土或淤泥,垃圾的清理和相应回填费用.综合上述各项施工费用,总计施工直接费约3100万元,建设总投资约4900万元.3.工期考虑到雨季影响,施工工期约4个月.3.3方案确定考虑到周边环境相对简单及受雨季施工影响较大,根据建设工程费用和工期对比,采用强夯法均具有明显优势.本
11、工程最终采用强夯方案,只要保证回填料的供应,工期和质量均可以保证.4强夯回填设计4.1机具及填料要求1.主夯能级为3000kN?in,主夯为两遍,采用隔点方式跳打,两遍之间时间间隔不得少于7d,处理顶面标高需满夯,满夯采用1000kN?In能级,满夯锤印按1/3搭接.2.强夯设备的锤重为200kN,主夯提升高度15m,锤体直径22.4m.3.填筑材料应选择块石土和碎石土,块石的最大粒径不得大于600ram,且级配良好,超过400Inln的块石不应大于总填料量的5%.4.主夯夯点间距4m,采用三角形布置.4.2边坡支护要求1.如图1所示,场地南侧为高填方区域,边坡支护结构采用自然放坡,放坡坡面9
12、000m2,护坡采用50mm厚C20喷射混凝土,内挂.5200的双向钢筋网,采用双向,b163000长度lm的钢一36一筋固定.2.土方开挖:强夯完成后土方开挖必须分层开挖,修坡,进行护坡施工.3.支护结构的泄,排水措施:坡底及坡顶设置排水沟,并对坡底,坡顶地面作硬化处理.地面硬化采用C20素砼,lOOmm厚.边坡支护结构上设置泄水孔,其倾角不小于5.,泄水孔水平间距为4m,竖向间距为2.5m.泄水孔采用巾100的PVC管,外包二层塑料窗纱.4.3固结沉降分析根据20m网格图,管线布置区最大填土厚度在16m左右,最小填土厚度在3m左右.管线沉降基本由自重固结引起.按沉降计算理论,对于欠固结土,
13、由自重固结引起的分层沉降的计算公式为:S=Cc式中:Cj为第i层土的压缩指数;hi为第i层土的厚度;e0i为第i层土的天然空隙比;poi为现状有效自重应力;Pci为前期固结应力.根据上面所述的强夯方案及设计要求,按工程经验,强夯后地基的孔隙比eo可取0.8,压缩指数ci可取0.25.固结完成后土的重度约2Ok/m3,强夯刚刚完成时土的容重约19kN/m3.按上述预估参数值,代入公式可分别计算出不同填土深度hi的自重固结沉降估算值见表1.由表1可知,预估填土区最大自重固结沉降为48.9mm.表1不同填土深度的自重固结沉降估算值填土深度(m)J3J6I9I12】15l16沉降值(mm)I9.2l1
14、8.4l27.6l36.8I46.0l48.9根据管线布置设计,在场地东南侧燃气管线布置区域,20m间距最大填土深度差在10m,按上述公式计算的自重固结沉降差为30.5mm,倾斜为30.5rrmt/20m=1.5mm/m<3mm/lm,可以满足设计要求.以上计算为估算,待地基处理后,需根据现场试验参数进行较为准确的计算.5强夯回填施工鲫Bc龇cluIlEsjNo3201lN0.32011冯晶等:强夯法深坑回填地基处理的设计与施工实践研究5.1原料来源在场区附近寻找开山后的强风化岩石,卵石或天然的砾石,粗砂.填料中不得含有植物残体,垃圾等杂质,有机质含量不得超过5%.房山地区有大量的碎石土
15、供应,距离建设用地的运距均在lOkm范围内,能够满足工程需要.5.2施工技术要求1.施工前应进行单点夯试验,并根据试验结果确定施工参数,同时绘制相关曲线.2.施工单位在施工开始前应编制安全施工专项方案,对机械设备进行检修,确保施工过程中机械设备的安全.3.施工前应查明周边建筑物及地下管线的情况,并应采取相应的措施,减少施工对环境的影响.4.强夯施工宜采用由内到外,隔行跳打的原则安排施工顺序.5.3施工工艺(见图2)办理红线桩交建立平面控制网,高进行场地高接手续,红线程控制网,工程定位程测量,计算桩校核与水准_-测量放线,清理,平-回填土方工点引测整场地程量机械l旦I填土方,lIll第一遍点夯,
16、确定舡H躺程,放点H藿测第一遍点夯完成间隔5d后,进行第二遍点夯场地平整,测高程,放点,进行满夯施工满夯完成5d后,进行该层强夯检测图2施工程序示意5.4质量检测及验收要求1.质量检测应满足建筑地基处理技术规范(JGlJ79.2002),建筑地基基础工程施工质量验收规范(GB502022002)及国家相关规范的要求.2.每层强夯施工结束后应进行动力触探的检测,每层每300m2不得少于一点.3.顶层施工结束后应进行静载试验,静载试验的压板面积为lmlm.检测报告应对处理后场地作出整体评价,并给出地基承载力特征值及压缩模量.4.施工验收结束后,应建立地面沉降观测系颤Jc砌硒.32oll统,观测时间
17、不宜少于2年.6检测试验本地基回填处理由建设单位委托第三方检测机构,对处理后的地基进行重型动力触探试验和静载试验(静载仅在回填施工结束后进行),2010年7月8日2010年9月13日完成现场数据采集.6.1静载试验成果(见表24)表2A区静载试验成果最大加最大沉地基承载力相应沉桩号荷(kN)降(into)特征值(kPa)降(mm)试1240l7.6312O8.96试224o17.381206.01试324ol8.7212O7.46试424o12.8412O7.01试524o15.831208.39表3B区静载试验成果最大加最大沉地基承载力相应沉桩号荷(kN)降(mm)特征值(kPa)降(nm)
18、试l2408.841204.09试224010.691204.24试32409.79l203.55试4240l1.77l204.75试524011.921204.67表4C区静载试验成果最大加最大沉地基承载力相应沉桩号荷(kN)降(1111/1)特征值(kPa)降(mm)试124012.271205.o8试224o15.76l206.41试324o14.531205.93试424010.911204.52试524o9.79l204.346.2动力触探结果1.在2010年7月8日至9月12日对场地A区人工夯实碎石填土进行检验,面积为54266m2,检测标高为35.0m51.1m,实施动力触探点2
19、02个,检验深度为3.05.Om.经检验,夯实的碎石填土锤击数为520击,土质为稍密中密,较均匀,承载力特征值大于150kPa,压缩模量Es大于1OMPa.2.在2010年7月4日至9月9日对场地B区人工夯实碎石填土进行检验,面积为33283m2,一37特种结构2011年第3期检测标高为45m51.03m,实施动力触探点112个,检验深度为2.04.5m.经检验,夯实的碎石填土锤击数为525击,土质为稍密中密,较均匀,承载力特征值大于150kPa,压缩模量Es大于l0MPa.3.在2010年8月9日至8月15日对场地C区人工夯实碎石填土进行第一次检验,面积为19148m2(南北长145.Om,
20、为东西宽:南侧130.0m,北侧135.0m),检测标高为44.0m48.5m,实施动力触探点74个,检验深度为1.74.5m.经检验,夯实的碎石填土锤击数为520击,土质为稍密中密,较均匀,承载力特征值大于150kPa,西北部2.12.5m下动探击数较小,为老土层粉质粘土,压缩模量大于10MPa.4.在2010年8月30日至9月2日,在回填施工完毕后,对场地C区换填土工程进行了第二次检验,面积为20860m2(南北长140.Om,东西宽:南侧130.0m,北侧148.0m),检测标高为50.4m51.03m,实施动力触探点65个,检验深度为2.02.7m.经检验,夯实的碎石填土锤击数为525
21、击,土质为稍密中密,较均匀,承载力特征值大于150kPa,压缩模量大于IOMPa.6.3检测结论1.静载试验结果表明:该工程换填地基承载力特征值达到120kPa,满足设计要求.2.根据重型动力触探试验:该工程换填地基N635击数为525击,土质为稍密中密,较均匀;其承载力特征值大于120kPa,经过初步推算,压缩模量大于10MPa,均满足设计要求.7结语本工程地基回填处理工程已于2010年9月l0日施工完成,各项检测及验收指标均满足设计要求.本工程采用强夯法进行回填地基处理,在降低造价,缩短工期,减小雨季施工影响等方面均取得了良好效果,达到了预期目标.本文对深坑回填地基处理的设计,施工及检测试
22、验进行了一定的技术总结,希望能对今后类似工程有所帮助.参考文献1建筑地基基础设计规范(GB5000720o2)2建筑地基处理技术规范(JGJ792002)3岩土工程勘察规范(GB59212001,2009年版)43建筑基坑支护技术规程(DB11/4892007)5北京地区建筑地基基础勘察设计规范(DBJ11501一zoo9)6基础工程施工质量验收规范(GB502022002)7建筑施工手册(缩印本)(第四版).中国建筑工业出版社8北京市建设工程概算定额.2004年9JL京市建设工程概算费用定额.2004年(上接第88页)5结语本文探讨了在美学创新观念指导下的桥梁设计思想及定性方法,及其在工程中
23、的成功实践.经过实践对美学理论与设计方法进行检验,最终归结为以下几点.1.时代发展到今天,桥梁已不是纯功能性的市政设施,已经成为城市形象的重要载体,必须从技术与艺术两个方面出发来进行桥梁设计.2.”美”是个动态的概念,设计中要保证团队在美的标准上的共识.3.加强跨学科的学习,强调科学与艺术的紧密结合,模糊学科概念,加强专业协作,学艺术的要懂些工程结构,而学工程结构的要加强艺术方面的学习,从而使各学科紧密融合.一384.注重桥梁设计时间与空间的融合,即桥梁的日与夜,四季,以及其在城市天际线,文脉延续与技术创新等各个方面的统筹设计实施.笔者努力探索桥梁景观美学与结构设计的融合与创新,旨在推动形成一个系统的桥梁景观美学设计体系,逐步使我国的桥梁美学设计达到”道上悟真髓,术上有显效,器上有真知”的境界.参考文献1王应良,高宗余.欧美桥梁设计思想.中国铁道出版社2杨士金,唐虎翔.景观桥梁设计.同济大学出版社3盛洪飞.桥梁建筑美学.人民交通出版社4(美)约翰?0?西蒙兹.俞孔坚译.景观设计学.中国建筑工业出版社5(德)黑格尔.朱光潜译.美学.商务印书馆6李泽厚.美学三书.天津社会学院出版社ispEcRIIlrulEsN0:32on
