碎石樁處理液化地基在污水處理廠工程中的應(yīng)用

邢 鵬

(山西綠泉環(huán)保工程有限公司，山西 太原 030027)

碎石樁處理液化地基在污水處理廠工程中的應(yīng)用

邢 鵬

(山西綠泉環(huán)保工程有限公司，山西 太原 030027)

以山西南部某城鎮(zhèn)污水處理及回用工程為例，根據(jù)工程的地質(zhì)情況，分析了碎石樁處理液化地基的要求及施工技術(shù)，并對樁基檢測措施進(jìn)行了闡述，指出采用振動(dòng)沉管擠密灌注碎石樁進(jìn)行液化地基處理是全部消除工程地質(zhì)液化地基的有效方法。

碎石樁，地基處理，樁基檢測，污水處理

1 工程概況

山西南部某城鎮(zhèn)污水處理及回用工程，廠區(qū)占地約30畝。項(xiàng)目處理能力40 000 m3/d，總投資8 000萬元。其中一期工程設(shè)計(jì)處理能力20 000 m3/d，采用二級(jí)高效曝氣生物濾池(BAF)工藝。工程于2007年7月開工建設(shè)，于2008年10月竣工并試調(diào)試運(yùn)行。主要建(構(gòu))筑物有粗格柵、細(xì)格柵、提升泵房、鼓風(fēng)機(jī)房、綜合樓、水解池、二級(jí)曝氣生物濾池、接觸消毒池、污泥壓濾機(jī)房、深度處理間、清水池、回用水泵及輸水管線等。根據(jù)GB 50011—2004建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)5.1.3條規(guī)定，該城市人口少于20萬人，建(構(gòu))筑物抗震設(shè)防類別均為丙類。污水處理工藝流程見圖1。

2 地質(zhì)情況

根據(jù)某巖土工程勘察有限公司2007年3月提供的《污水處理及回用工程巖土工程勘察報(bào)告》(詳勘)(2007.3)可知地質(zhì)情況建(構(gòu))筑物場地從上至下為：第①層素填土；第②層粉土，粉質(zhì)粘土為軟弱；第③層粉細(xì)砂，中粗礫砂；第④層粉質(zhì)粘土；第⑤層粉土,粉質(zhì)粘土。設(shè)計(jì)廠區(qū)地面比現(xiàn)有地面高1.5 m，地表以下1.5 m見水，其中地表以下7 m以上的第②層粉土及第③層粉細(xì)砂存在嚴(yán)重液化。根據(jù)GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范確定擬建場地抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組；又根據(jù)GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范表4.3.6，對于建筑抗震設(shè)防類別為丙類，且液化等級(jí)為嚴(yán)重的液化的地基進(jìn)行地基處理時(shí)應(yīng)全部消除液化現(xiàn)象，全部消除液化現(xiàn)象可以采用碎石樁處理地基，地基處理時(shí)，碎石樁的長度應(yīng)該超過液化深度下限，同時(shí)，采用碎石樁處理地基后樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)要大于臨界值10。本次地基處理采用振動(dòng)沉管擠密碎石樁來消除場地的全部液化現(xiàn)象。

3 地基處理要求及施工

采用振動(dòng)沉管擠密灌注碎石樁進(jìn)行處理,要求全部消除液化，處理后地基承載力特征值不小于100 kPa。在樁頂及基礎(chǔ)墊層之間做500厚級(jí)配碎石墊層，寬出基礎(chǔ)外邊緣1 500 mm，級(jí)配碎石墊層要求分層壓實(shí)，壓實(shí)系數(shù)不小于0.96?；A(chǔ)施工完后應(yīng)立即回填，要求沿基礎(chǔ)兩側(cè)均勻回填，分層夯實(shí)，壓實(shí)系數(shù)不小于0.94，不許回填完一側(cè)，再回填另一側(cè)?；娱_挖后，應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)槽，如與設(shè)計(jì)不符應(yīng)及時(shí)通知設(shè)計(jì)單位?；娱_挖時(shí)在距基底0.5 m改為人工開挖，基坑采用放坡開挖。本工程采用明溝結(jié)合集水井進(jìn)行排水。樁徑400 mm，有效樁長5 m～9 m，采用等邊三角形布樁，樁中心距1 200 mm，樁體內(nèi)填料規(guī)格為20 mm～40 mm碎石，并摻入20%的石屑，石料含泥量小于5%，充盈系數(shù)取1.3，根據(jù)現(xiàn)場具體情況予以增減。為保證施工質(zhì)量，施工時(shí)樁頂超灌500 mm的高度，然后再進(jìn)行截樁。樁長自墊層底面算起，樁頂標(biāo)高結(jié)合各單體建筑施工圖確定。采用單樁載荷試驗(yàn)來檢驗(yàn)碎石樁的施工質(zhì)量，復(fù)合地基載荷試驗(yàn)數(shù)量不應(yīng)少于總樁數(shù)的0.5%，且每個(gè)單體建筑不應(yīng)少于3個(gè)點(diǎn)。

本工程打樁公司自2007年10月12日入場，歷時(shí)52 d，于2007年12月5日全部打樁完畢，共計(jì)4 949根樁。打完后地面均出現(xiàn)不同程度地面沉降，經(jīng)測定初始沉降量約200 mm，年后即2008年3月1日總沉降量約為250 mm，同時(shí)進(jìn)行樁基檢測。

4 樁基檢測

4.1 碎石樁單樁復(fù)合地基承載力特征值

實(shí)驗(yàn)前將基坑開挖至基礎(chǔ)底標(biāo)高，承壓板下設(shè)100厚中粗砂墊層，并將承壓板中心對準(zhǔn)樁心。單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)，采用慢速維持荷載法，堆載反力，油壓千斤頂加荷，位移傳感器測定沉降量。加荷分級(jí)：最大加荷量為設(shè)計(jì)要求復(fù)合地基承載力特征值的2倍，分10級(jí)等量進(jìn)行，每級(jí)加載為最大加載量的1/10。卸荷分級(jí)：分為5級(jí)等量進(jìn)行卸載，每間隔30 min，卸載一級(jí)，并記錄回彈量，在全部荷載卸載完畢后間隔3 h記錄總的回彈量。具體見表1。

表1 加荷卸荷表

在試驗(yàn)過程中如果出現(xiàn)地基沉降增大較快，當(dāng)出現(xiàn)下列任一情況時(shí)，即可終止試驗(yàn)。

1)沉降量急劇增大、承壓板周圍土被擠出或出現(xiàn)明顯隆起現(xiàn)象；2)承壓板的累計(jì)沉降量已大于其寬度的6%，即1 m×6%=0.06 m；3)加荷壓力雖然沒有達(dá)到極限荷載，但是最大加載壓力已經(jīng)大于設(shè)計(jì)要求壓力值2倍時(shí)。

碎石樁單樁復(fù)合地基靜載試驗(yàn)一共做了20組，由試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的P—S曲線以及靜載荷試驗(yàn)結(jié)果匯總表，復(fù)核計(jì)算后都滿足規(guī)范要求。

4.2 樁間土的試驗(yàn)檢測

對樁間土標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)進(jìn)行檢測，在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將檢測位置定在正方形的中心點(diǎn)，鉆孔至在需檢測土層上15 cm左右，清孔后插入標(biāo)準(zhǔn)貫入器，采用自由落錘法進(jìn)行錘擊，錘擊時(shí)要避免出現(xiàn)偏心或向側(cè)向晃動(dòng)，一般情況下，剛開始打入土層15 cm不計(jì)錘擊數(shù)，將貫入器打入土層中30 cm開始記錄每貫入10 cm的錘擊數(shù)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果遇到較密實(shí)的土層，而且錘擊數(shù)較大的時(shí)候，這時(shí)可以記錄小于30 cm貫入深度的錘擊數(shù)，此時(shí)，需要將此錘擊數(shù)換算為貫入深度為30 cm的錘擊數(shù)N，可采用式(1)來換算:

N=30n(ΔS)

(1)

其中，n為所選取的任意貫入量的錘擊數(shù)；ΔS為對應(yīng)錘擊數(shù)n擊的貫入量。

拔出貫入器，取出貫入器中的土樣進(jìn)行鑒別并描述；若需進(jìn)行下一深度的貫入試驗(yàn)時(shí)，則繼續(xù)鉆進(jìn)，重復(fù)上述操作步驟。一般每隔1.0 m進(jìn)行一次試驗(yàn)，當(dāng)土層厚度小于1.0 m時(shí)每層進(jìn)行一次試驗(yàn)；在不能保持孔壁穩(wěn)定的鉆孔中進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，用泥漿護(hù)壁。

依據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算每層樁間土液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值，結(jié)合外業(yè)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)記錄，經(jīng)判定完全消除液化。樁間土標(biāo)貫曲線、樁體動(dòng)探曲線見圖2。

5 工程運(yùn)營

經(jīng)試驗(yàn)樁基合格后，開始上部結(jié)構(gòu)的建設(shè)，經(jīng)過6個(gè)多月的施工建設(shè)，于2008年10月竣工并開始試調(diào)試運(yùn)營，至今已有5個(gè)年頭，期間某地出現(xiàn)過2次5級(jí)地震和1次7級(jí)地震，工程地基沒有出現(xiàn)任何工程質(zhì)量問題。實(shí)踐證明，采用振動(dòng)沉管擠密灌注碎石樁進(jìn)行液化地基處理,是全部消除工程地質(zhì)液化地基的正確有效的辦法，值得推廣應(yīng)用。

[1] GB 50011—2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

The application of gravel pile treatment of liquefied foundation in sewage treatment plant engineering

Xing Peng

(ShanxiLvquanEnvironmentalProtectionEngineeringLimitedCompany,Taiyuan030027,China)

Taking a town sewage treatment and reuse engineering in Shanxi southern as an example, according to the engineering geological condition, this paper analyzed the requirements and construction technology of gravel pile treatment of liquefied foundation, and elaborated the pile foundation inspection measures, pointed out that using vibrating sunken tube bored pile gravel made liquefied foundation treatment was an effective method to eliminate all engineering geology liquefied foundation.

gravel pile, foundation treatment, pile foundation inspection, sewage treatment

2015-08-22

邢 鵬(1976- )，男，工程師，二級(jí)建造師

1009-6825(2015)31-0080-02

TU473

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