太平鐵礦大荷載厚弱地質(zhì)特點的地基處理方法

江一峰 龔平玲 毛宏宇

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；

3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

太平鐵礦大荷載厚弱地質(zhì)特點的地基處理方法

江一峰1,2,3龔平玲1,2,3毛宏宇1,2,3

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；

3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司)

針對太平鐵礦大荷載厚弱地質(zhì)的特點，通過綜合比較筏板基礎(chǔ)、混凝土攪拌樁、換墊層、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁等4種方案，選擇了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作為地基處理方案。為了避免和減少沉樁的擠土效應(yīng)和對濃縮池地下管道的影響，對施工過程提出了具體的技術(shù)措施。結(jié)果表明，該方案承載力和沉降量滿足設(shè)計要求，節(jié)省了工程造價，對于其他大荷載厚弱工程選擇結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)濟(jì)可行的地基處理方案具有一定的借鑒價值。

厚弱地質(zhì) 地基處理 預(yù)應(yīng)力管樁

蕪湖太平礦業(yè)有限責(zé)任公司擬在原選礦廠內(nèi)實施蕪湖太平礦業(yè)選礦廠技改項目。該項目場地位于蕪湖市鳩江區(qū)裕溪口，裕溪河西岸，場地±0.000 m標(biāo)高相當(dāng)于絕對標(biāo)高5.000 m。項目中的主要單體為新建一個直徑24 m的濃縮池，且特點為大荷載厚弱地質(zhì)，選擇合理的地基處理方案對于確保工程安全和降低造價至關(guān)重要。

1 工程地質(zhì)條件

擬建場地上部為松散耕地，地表相對高程為4.41～5.31 m，總體平整，場地地貌屬長江中下游沖擊平原，為厚弱地質(zhì)。地層巖性以雜填土，素填土，粉質(zhì)黏土，淤泥質(zhì)粉土，粉土夾粉砂，中細(xì)砂為主。各土層主要工程地質(zhì)特征力學(xué)性能指標(biāo)見表1。

表1 地基土層的主要力學(xué)性能指標(biāo)

2 方案比較分析

(1)筏板基礎(chǔ)方案。根據(jù)工勘報告，第②層粉質(zhì)黏土標(biāo)高為4.35～3.00 m，承載力為120 kPa。第③層淤泥質(zhì)粉土承載力為65 kPa，為軟弱下臥層，筏板基礎(chǔ)面積應(yīng)由第③層淤泥質(zhì)粉土控制。根據(jù)《地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》[1]確定的筏板基礎(chǔ)直徑為36 m，每邊挑出6 m，由于挑出過大，最大沉降量達(dá)到500 mm。經(jīng)比較，不符合規(guī)范要求，故而認(rèn)為該方案不合理。

(2)混凝土攪拌樁方案。第③層淤泥質(zhì)粉土標(biāo)高為3.00～-6.35 m，厚約9 m，承載力為65 kPa。采用深層攪拌樁法對第③層淤泥質(zhì)粉土進(jìn)行處理，攪拌樁徑取500 mm，樁間距為1 500 mm，梅花樁布置，處理深度為9～10 m。使水泥土樁與周邊樁間土完全共同工作，形成一個承載力相對較高的硬殼層[2-3]，處理后的承載力為150 kPa。由于該層粉土夾粉砂土，承載力為100 kPa，相對于處理后的硬殼層為軟弱下臥層不滿足要求，故該方案不可行。

(3)換填墊層方案。換填墊層適用于淺層軟弱土層或不均勻土層的地基處理，換填厚度為0.5～3.0 m[3]。第③層淤泥質(zhì)粉土標(biāo)高為-3.00～-9.35 m，不屬于淺層軟弱土層，故換填墊層方案不可行。

(4)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁方案。工程所采用的預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁，基礎(chǔ)持力層選用第⑤層中細(xì)砂。各土層樁基參數(shù)值見表2。

根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》[4]，預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁樁徑為500 mm，有效樁長為37 m，且樁端進(jìn)入持力層深度大于1 m。每根支柱下1根樁，每樁設(shè)1個承臺，承臺之間連系梁截面尺寸為250 mm×400 mm。 預(yù)制樁基礎(chǔ)布置見圖1。

表2 土層樁基參數(shù)值

圖1 預(yù)制樁基礎(chǔ)布置

3 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁方案

3.1 方案優(yōu)點

(1)大幅度提高承載力。預(yù)應(yīng)力混凝土薄壁管樁有效樁長37 m，基礎(chǔ)持力層選用第⑤層中細(xì)砂。經(jīng)計算，單樁承載力特征值達(dá)到800 kN，相對于其他方案，可以大幅度提高承載力，滿足設(shè)計要求。

(2)減少基礎(chǔ)沉降。樁基礎(chǔ)持力層為第⑤層中細(xì)砂，承載力特征值為180 kPa，承載力高，壓縮性小，基礎(chǔ)沉降量得到大大減少。

(3)節(jié)省工程造價。每根支柱下1根管樁，共計66根，相對于混凝土攪拌樁方案而言，管樁數(shù)量大為減少。支柱間的連系梁截面僅按構(gòu)造配筋，鋼筋混凝土用量少，工程造價較低。

3.2 技術(shù)措施

場地第③層淤泥質(zhì)粉土普遍存在，厚度約6 m。預(yù)制管樁較密集，管樁沉樁過程中，擠土效應(yīng)明顯。為了避免和減少沉樁的擠土效應(yīng)和對濃縮池地下管道的影響，采取下列技術(shù)措施：①自中間向2個方向或四周對稱打樁，且隔樁跳打；②設(shè)置塑料排水板、袋裝砂井以消除超孔隙水壓，減少擠土效應(yīng)；③在施工過程中設(shè)置觀測點，定時監(jiān)測，沉樁結(jié)束后實施一次復(fù)打；④應(yīng)采用靜載試驗檢測單樁豎向抗壓承載力，數(shù)量不少于總樁數(shù)的1%，且不少于3根，采用低應(yīng)變檢測基樁的樁身完整性，抽檢數(shù)量為每個承臺1根[2]。

3.3 工程實施效果

采用預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的地基處理方案后，各指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求。由于樁基礎(chǔ)持力層為第⑤層中細(xì)砂，經(jīng)樁基靜載試驗檢測，單樁豎向抗壓承載力達(dá)到1 000 kN，滿足設(shè)計要求，顯著降低了基礎(chǔ)沉降量?；A(chǔ)混凝土用量僅為79.5 m3，遠(yuǎn)少于其他幾種方案，可節(jié)省工程造價約30%。

4 結(jié) 語

針對太平鐵礦選礦廠技改項目中濃縮池具有大荷載厚弱地質(zhì)的特點，分別從地基承載力，基礎(chǔ)沉降量，工程造價等方面對筏板基礎(chǔ)、混凝土攪拌樁、換填墊層、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁等4種地基處理方案進(jìn)行深入分析比較，最終選擇了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作為本工程的地基處理方案，方案實施后取得了較好的效果。

[1] 中華人民共和國建設(shè)部.GB 50007—2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[2] 龔曉南.地基處理手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[3] 中華人民共和國建設(shè)部.JGJ 79—2012 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[4] 中華人民共和國建設(shè)部.JGJ 94—2008 建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

2014-12-15)

江一峰(1969—)，男，高級工程師，243000 安徽省馬鞍山市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)西塘路666號。