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惠州炼油项目马鞭洲油库场地5.3万m2抛石填海地基12000kN.m强夯处理工程

dcworld发表于2018-10-09 10:32  来源:加入收藏  374次      

柴俊虎1  杨金龙1  何立军2

(1中化岩土工程股份有限公司 北京 102600  2上海申元岩土工程有限公司 上海 )

作者简介:柴俊虎 (1981 ),男,高级工程师,主要从事岩土工程方面的施工和科研。E-maildeltachy@126.com

 

 

  要:场区由开山碎石回填海域形成,回填料级配不均匀,最大填筑厚度约14m,采用最高能级12000kN.m能级强夯进行处理,施工过程中仅需回填石料,可连续施工,且成本较低,夯后采取载荷试验、瑞雷波等方法进行检测,强夯处理效果显著,为今后抛石填海地基处理积累了一定的经验。

关键词:地基处理;抛石填海地基;高能级强夯

 

工程概况

厂区位于马鞭洲岛北半岛三面环水海域,正南侧中部为陆域,一部分山体已被爆破开挖,东南侧为正在运营的原油码头。

本场地由爆破开挖陆域山体碎石土回填海域形成,设计有效处理深度范围内的地基土为素填土,主要成分为开山碎石,级配一般,回填厚度014m不等,场地标高10m左右,地下水位同海平面。场区典型地质剖面见图3-2

根据强夯设计要求,本工程共分4个强夯施工区,分别为Ⅰ区12000kN.m、Ⅱ区、Ⅳ8000kN.m、Ⅲ区3000kN.m三种能级。

I区强夯设计能级为12000kNm,强夯施工面积16500 m2,主要为办公区,本区域人工填土最大厚度达14m,是本工程重点处理地段;Ⅱ区强夯设计能级为8000kN.m,强夯施工面积8850 m2,为事故水池,是本工程重点处理地段;Ⅲ区强夯设计能级为3000kN.m,该地段回填土厚度较小,是挖填方过渡地段,强夯施工面积9800m2IV区强夯设计能级8000kN.m,为场区道路,本区域回填土较厚,以控制道路不均匀沉降为目的,强夯施工面积18150 m2

 

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3-2  典型工程地质剖面图

方案比选及设计参数

2.1 方案比选

(1) 桩基方案

本项目施工场地为开山回填场地,主要成分为开山碎石,且回填料级配不均匀。如采用钻()孔灌注桩存在以下不利条件:

因回填成分主要为开山碎石,成孔很困难,施工过程缓慢,不利于工期控制;

因本项目地处海岛,施工材料均需由陆地运至施工现场,运输成本高;

场地为新近回填场地,且主要回填成分为开山碎石,回填不均匀,空隙大而且不均匀,灌注过程中充盈系数必然会很大,而且成桩质量不易控制,同时也造成了成本大幅增加。

综上所述,桩基方案在本项目中实施难度较大,且施工成本高、质量控制难度大、工期无法得到有效控制。

(2) 强夯方案

强夯方案在本项目实施中有以下几点优势:

本项目为碎石回填场地,此类场地非常适合强夯施工,一般在碎石场地应用强夯工艺都能取得良好的施工效果。虽然本项目最大回填厚度为14m,但可以通过增大强夯施工能级确保强夯的有效加固深度;

强夯工艺不需要增加新的建筑材料,在施工过程中仅需要回填石料,而石料在本项目中可以在海岛上获取,不需要由陆地运输建筑材料;

强夯施工工艺简单,质量控制较为容易,而且施工过程中可以组织连续施工,施工周期短,有利于总体施工工期控制;

因强夯方案以上特点,强夯方案的施工成本较低,有利于施工项目的成本控制。

综上所述,强夯方案在工期、质量、成本等方面均有较大优势,本项目最终选择的地基处理方案为强夯方案。

2.2施工参数

(1) 设计要求

I区位于场地西北部,主要包括综合办公楼、泡沫泵站、海水淡化厂房、罐区变配电所、锅炉房除氧气框架、消防水罐、生产水罐等,处理后地基承载力特征值fak要求达到160 kPa,有效处理深度为14.00m左右。采用12000kN.m能级进行强夯处理。

II区位于场地东南部,主要为雨水/事故池部分,IV区位为场区道路,处理后地基承载力特征值fak要求达到120 kPa,有效处理深度10.00m左右;采用8000kN.m能级进行强夯处理。

III区位于原油区边缘,介于挖方区与填方区之间,处理后地基承载力特征值fak要求达到120 kPa,有效处理深度1.007.00 m;采用3000 kN.m能级进行强夯处理。

(2) 施工参数

Ⅰ区12000kNm能级参数

Ⅰ区分四遍进行,第一、二遍的单击夯击能均为12000kNm,夯锤直径为2.6m,每遍夯击次数以最后两击平均夯沉量不大于20cm控制,第三遍夯击能为6000kNm,主要是使一、二遍间土体得到有效加固,达到密实状态;第四遍为满夯能级为2000 kNm,每点夯两击。两遍主夯点呈10m×10m正方形布置,第一、二遍夯点采取隔行跳点方式进行施工;第三遍夯点在第一、二遍相邻四个主夯点的中间插点;满夯夯印要求搭接1/4,以夯实地基浅部填土。

 

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3-3  Ⅰ区12000kN.m能级夯点布置示意图

 

Ⅱ区、Ⅳ区8000kNm能级参数

Ⅱ区和Ⅳ区分三遍进行,第一、二遍的单击夯击能均为8000kNm,夯锤直径为2.6m,每遍夯击次数以最后两击平均夯沉量不大于15cm控制;第三遍为满夯,夯击能级为2000kNm,每点夯两击。两遍主夯点呈9m×9m正方形布置,第一、二遍夯点采取隔行跳点方式进行施工,第三遍满夯夯印要求搭接1/4,以夯实地基浅部填土。

试验施工

3.1 试验区选定

根据强夯设计要求,本工程共分4个强夯施工区,施工区的具体位置详见强夯区域平面布置图。

Ⅰ区位于场地西北部,主要包括综合办公楼、泡沫泵站、海水淡化厂房、罐区变配电所、锅炉房除氧气框架、消防水罐、生产水罐等;Ⅱ区位于场地东南部,主要为雨水/事故池部分;Ⅲ区位于原油罐区边缘,介于挖方区与填方区之间,是挖填方过度地段,该地段回填土厚度较小;Ⅳ区位于罐区周边道路处,为场区道路,本区域回填土厚度较厚,以控制道路不均匀沉降为目的。

本次施工根据本项目的特点、建筑物的布置、建筑物的重要程度,选择Ⅰ区、Ⅱ区进行试验施工;Ⅲ区、Ⅳ区不进行试验施工,根据类似场地施工经验确定施工参数直接进行工程施工。

3.2 试验要求

(1)试夯区Ⅰ:在现场Ⅰ区范围选定30m×30m的场地,每遍夯点布置按照10m×10m正方形布置。12000KN·m能级强夯两遍,6000KN·m能级一遍,满夯2000KN·m能级一遍。处理后地基承载力特征值fak要求达到160KPa,有效处理深度为14m左右;

(2)试夯区Ⅱ:在现场Ⅱ区范围选定27m×27m的场地,每遍夯点布置按照9m×9m正方形布置。8000KN·m能级强夯两遍,满夯2000KN·m能级一遍。处理后地基承载力特征值fak要求达到120KPa,有效处理深度约为10m左右。

3.3 单点夯试验

在试验区Ⅰ和试验区II分别选取一个夯点进行单点夯试验,进行夯沉量和周边变形观测,观测成果如下图3-4、图3-5

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  3-4  试验区Ⅰ单点夯各观测点累计沉降量

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3-5  试验区II单点夯各观测点累计沉降量(由于部分数据缺失,曲线有断开)

由图3-4(靠近夯锤的两个观测点丢失),距夯点中心4m范围内观测点下塌落明显,其余各点也有下沉,但不明显,可以发现夯击侧向影响范围应在5m6m之间。此点共夯了15击,最终夯坑深2.94米,最后两击平均夯沉量为8cm。第一遍点夯完成后,从现场来看两个夯坑之间塌落较大,在其余各个夯点施工现象和单点夯观测结果一致。第二遍点夯观测中塌落现象明显减弱,最大塌落为14cm

由图3-4(靠近夯锤的一个观测点丢失),距夯点中心3m范围内观测点下塌落明显,其余各点也有下沉,但不明显,可以发现夯击侧向影响范围应在4m5m。第一遍点夯完成后,从现场来看两个夯坑之间塌落较大,在其余各个夯点施工现象和单点夯观测结果一致。第二遍点夯观测中塌落现象明显减弱,最大塌落为12cm

试验检测评价

本项目采取了瑞雷波、平板静载荷试验两种检测手段。因本场地在试验过程中进行的重型圆锥动力触探(夯后)仅在表层15m范围可实施,且数据不稳定,不能准确评价地基土的特性,故在工程检测中未采用重型圆锥动力触探测试。

本次试验共进行了16组瑞雷波测试,6个点位的平板静载荷测试,下面将通过各区域部分检测数据说明本项目的实际效果。

4.1 瑞雷波评价

(1) 试验区I(12000KN·m)瑞雷波监测

由图3-6,夯后瑞雷波波速明显提高,各测点频散曲线与夯前频散曲线基本呈平行状态。地层密实度增加,波速提高可以判断,强夯地基处理后有效加固深度不小于14m,且地面以下14m范围内无明显低速软弱层。

(2) 试验区II(8000KN·m)瑞雷波监测

由图3-7,夯后瑞雷波波速明显提高,各测点频散曲线与夯前频散曲线基本呈平行状态。地层密实度增加,波速提高可以判断,强夯地基处理后有效加固深度不小于10m,且地面以下10m范围内无明显低速软弱层。

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3-6    12000KN·m瑞雷波频散曲线

3-7    8000KN·m瑞雷波频散曲线

 

4.2 平板静载荷试验评价

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3-8  12000KN·m平板静载荷试验P-s曲线

3-9   8000KN·m平板静载荷试验P-s曲线




由图3-83-9P-s曲线上无明显的陡降段,s-lgt曲线未出现明显向下弯曲,故各测试点在最大荷载的作用下未达到破坏。依据《建筑地基基础设计规范》(GB50007)进行取值,Ⅰ区承载力特征值fak160kPa,Ⅱ区承载力特征值fak120kPa,测试结果满足设计要求。

总结与建议

(1) 在地表浅层进行重型动力触探试验时击数就超过了50击甚至出现反弹现象,达到停止试验的标准,不能满足设计要求的处理深度,重型动力触探试验在此类场地不适用,可采取其他方式对有效加固深度测试;

(2) 在强夯处理深度范围内地基土水平、垂直方向均匀性较好;从瑞雷波频散曲线来看,12000KN·m能级区域有效加固深度达到14m以上,8000KN·m能级区域有效加固深度达到10m以上,高能级强夯在抛石填海地基中适用;

(3) 块石回填场地中,夯坑周边塌落严重,应采取最后两击夯沉量和夯击击数作为控制标准。


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