糧倉建設(shè)地基處理中的級配砂石換填技術(shù)應(yīng)用實踐*

潘阿偉

(中央儲備糧阿拉善直屬庫有限公司 750300)

1 工程概況

中央儲備糧阿拉善直屬庫有限公司糧食倉儲項目總投資1.36億,項目占地面積93093.84 m2,建設(shè)主要內(nèi)容為糧倉及附屬配套設(shè)施。項目建設(shè)地點位于阿拉善盟左旗巴潤別立鎮(zhèn)國道307東側(cè),地貌單元為沖洪積地貌,屬溫帶荒漠干旱區(qū)。建設(shè)項目見表1。

表1 主要建筑項目情況表

2 地質(zhì)勘測

2.1 勘測布點

項目建設(shè)前期按照設(shè)計要求,每棟平房倉縱軸24 m,橫軸120 m,地基進行地質(zhì)勘測,地勘布點12點,縱軸2點間距12 m,橫軸6點間距20 m?？睖y布點見圖1。

圖1 平房倉地質(zhì)勘測布點圖

2.2 地基土壤性質(zhì)

經(jīng)過地質(zhì)勘測,平房倉地基由粉土層和卵石層組成,具體土壤性質(zhì)見表2。由于項目所在地屬于山前沖積扇地貌,場地土成因不連續(xù)。此次勘察的最大間距為24.0 m,沿建筑物布設(shè),沒有形成密集型鉆孔。

表2 地基土壤性質(zhì)

2.3 平房倉地基勘測剖面圖

從圖2～圖5可以看出,同一倉房南北剖面粉土層與卵石層分布不均勻,不同倉房剖面粉土層與卵石層差異更大。基層開挖后,發(fā)現(xiàn)卵石層不連續(xù),粉土局部較厚,且地基承載力偏低,不能滿足設(shè)計要求,需要做地基處理。地基處理采取級配砂夾石,并且注意下臥層是否滿足承載及變形的要求。

圖2 3號倉北剖面圖

圖3 3號倉南剖面圖

圖4 4號倉北剖面圖

圖5 4號倉南剖面圖

3 設(shè)計院對工程地基處理要求

3.1 基坑開挖深度小于2.5 m處理方法

基坑開挖至設(shè)計標高時,如未遇到卵石層,應(yīng)繼續(xù)開挖,開挖至卵石層后換填至設(shè)計標高,然后進行基礎(chǔ)施工。不符合要求的土質(zhì)需全部清理干凈,超挖部分分層換填級配砂石,分層厚度不大于300 mm,其壓實系數(shù)不小于0.97,處理后的地基承載力特征值不應(yīng)小于280 kPa,做法見圖6。

圖6 級配砂石換填示意圖

3.2 基坑開挖深度大于2.5 m處理方法

超挖深度(基礎(chǔ)底標高至卵石層)大于2.5 m仍未見卵石層,應(yīng)由地勘單位分析該位置本土層及以下土層性質(zhì)是否與勘察報告相符,必要時采取補勘等措施;當(dāng)該位置圖層分布與勘察報告一致時,仍屬于粉土層且承載力不小于100 kPa,可采用級配砂石換填至基底設(shè)計標高。

3.3 級配砂石換填技術(shù)規(guī)范

按照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》JGJ 79-2012施工,材料宜選用碎石、卵石、角礫、圓礫、礫砂、粗砂、中砂或石屑,并應(yīng)級配良好,不含植物殘體、垃圾等雜質(zhì),當(dāng)使用粉細砂或石粉時,應(yīng)摻入不少于總重量30%的碎石或卵石;砂石的最大粒徑不宜大于50 mm。

4 級配砂石換填

4.1 級配砂石配合比

根據(jù)GB/T 14684-2011《建設(shè)用砂》、JGJ 79-2012《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》、GB 50202-2018《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》等技術(shù)規(guī)范,結(jié)合當(dāng)?shù)厣笆瞎?yīng)情況,此次級配砂石配合比采用中粗砂40%;圓礫石20%,粒徑20 mm～50 mm;碎石40%,粒徑20 mm～50 mm。經(jīng)最終靜載實驗,地基承載力不小于280 kPa,驗證了級配砂石配合比符合設(shè)計要求。

4.2 級配砂石換填厚度

持續(xù)粉土層承載力不小于100 kPa,在粉土層上采取級配砂石換填,換填至基底設(shè)計標高,換填厚度不小于2.5 m。卵石層承載力不小于280 kPa,在卵石層上采取級配砂石換填,換填至基底設(shè)計標高,換填厚度不小于0.6 m。

4.3 級配砂石換填施工要點

級配砂石換填采取分層換填,分層厚度不大于300 mm,用22 t振動碾碾壓密實不少于4遍,夯實后采取環(huán)刀取樣法檢測壓實系數(shù),壓實系數(shù)不小于0.97,地基換填完畢采取靜載實驗檢測地基承載力,處理后的地基承載力特征值不應(yīng)小于280 kPa。

5 級配砂石換填對比分析

5.1 基本情況

4號、5號平房倉建筑面積均為2978.60 m2,占地面積相同,兩棟平房倉相鄰,長邊直線距離17 m,基礎(chǔ)均為鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ),設(shè)計基礎(chǔ)持力層都是卵石層,基礎(chǔ)底標高都是-2.6 m。設(shè)計指出當(dāng)基坑開挖至設(shè)計標高時,未到卵石層,應(yīng)繼續(xù)開挖至卵石層后用C20混凝土換填至設(shè)計標高。8月15日基坑正式開挖,到8月19日兩棟平房倉基坑均挖至設(shè)計基底標高,但兩棟平房倉基底均有大部分區(qū)域是粉土層,而非持力卵石層,經(jīng)地勘工程師現(xiàn)場確認需繼續(xù)加深開挖至卵石層,4號倉最大加深部位比設(shè)計基底深2.5 m,5號倉最大加深部位比設(shè)計基底深2.4 m。為加快施工進度并結(jié)合現(xiàn)場情況,業(yè)主、設(shè)計、勘察、監(jiān)理、施工方協(xié)商決定:4號倉地基采用級配砂石換填,5號倉地基按原設(shè)計采用C20混凝土換填,兩棟平房倉地基換填同時施工。

5.2 兩棟平房倉地基加深開挖土方工程量和回填工程量

4號倉設(shè)計基底標高以下加深開挖土方工程量:4197.41 m3,級配砂石換填工程量:4197.41 m3。5號倉設(shè)計基底標高以下加深開挖土方工程量:3256.52 m3,C20混凝土換填工程量:1864.47 m3,土方回填工程量1392.05 m3。

5.3 兩種地基換填在技術(shù)、工序上的差別

5.3.1 級配砂石換填 拌合好的級配砂石自卸汽車直接卸入基槽,裝載機在槽內(nèi)鏟運平鋪,每層300 mm厚,振碾機碾壓密實4遍。壓實系數(shù)現(xiàn)場取樣試驗,合格后進行下層鋪壓。換填完畢后,進行靜載試驗。此種換填以機械施工為主,配少許人工進行邊角處理,技術(shù)要求不高,工序簡單。

5.3.2 混凝土換填 木工支模,商品混凝土泵送入模,混凝土工進行振搗、抹面,澆筑完畢后隔天木工拆模,人工澆水養(yǎng)護至少7 d。另外,為防止出現(xiàn)大體積混凝土易開裂的弊病,還需分層澆筑。此種換填人工投入比級配砂石換填要多許多,技術(shù)要求一般,但工序相對級配砂石換填多一些。

5.4 兩種換填在工期方面的對比

5號倉換填9月1日開始支模,到9月9日混凝土換填完成,9月10日～11日對混凝土周邊回填土,歷時共計11 d。4號倉換填9月2日開始,9月7日完成(中間因材料供應(yīng)問題停工一天),9月8日～10日地基靜載試驗,歷時共8 d。由以上數(shù)據(jù)可以看出,大體積地基換填用級配砂石比用混凝土節(jié)省工期近30%。

5.5 兩種換填費用對比情況

5.5.1 級配砂石換填全費用綜合單價:121.02(元/m3),4號倉級配砂石換填總費用:4197.41×121.02=507970.56(元)。

5.5.2 混凝土換填全費用綜合單價:493.959(元/m3),普通回填土全費用綜合單價:14.93(元/m3),5號倉混凝土換填總費用:1864.47×493.95=920954.95(元),5號倉換填混凝土周邊回填土總費用:1392.05×14.94=20783.31(元),5號倉換填總費用合計:920954.95+20783.31=941738.26(元)。平均全費用綜合單價:941738.26/3256.52=289.18(元/m3)。

5.5.3 級配砂石全費用綜合單價121.02(元/m3),混凝土換填平均全費用綜合單價289.18(元/m3),混凝土換填平均全費用綜合單價比級配砂石全費用綜合單價高138.95%。

綜上所述,級配砂石換填相比混凝土換填,工序簡單,以機械作業(yè)為主,輔以少量人工,工期節(jié)省30%,全費用綜合單價節(jié)省138.95%。無論是施工便捷性、施工效率、經(jīng)濟指標均處于優(yōu)勢地位。