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珠海恒基达鑫国际化工有限公司码头及仓储工程22.7万m2块石地基10000kN.m高能级强夯处理

dcworld发表于2016-07-14 13:31  来源:中国强夯网 加入收藏  140次      

赵志杰  胡兵(中国化学工程第十三建设公司珠海公司)  

水伟厚(上海申元岩土工程有限公司)

 一、工程概况

珠海恒基达鑫国际化工有限公司高栏港码头及仓储工程位于珠海市临港工业区,南水镇南径湾,高栏港防波堤东侧陆地,场地为开山填海形成。工程区内拟建建(构)筑物有仓储油罐、办公楼、门房、变电站、装车站、储罐区及泵站等,该项目分三期对其仓储及油罐区地基场地进行强夯处理,累计处理场地约12万㎡,其中第Ⅲ期强夯处理工程65085㎡,各能级施工面积详见表1。

表1.png

二、工程地质概况

探区地层上部为新近填筑的块石层,其下直接与基岩接触,基岩为燕山运动侵入的花岗岩,探区位于侵入岩接触带附近。邻近山丘基岩裸露,裂隙发育。地下水属裂隙性潜水,接受大气降水入渗补给后,向大海排泄。探区块石裂隙直接与大海连通,地下水位可按潮水考虑。据《广东省地震区划图》,本工程场地地震烈度为Ⅶ度。

图1.png图1 工程地质剖面图

其典型地质剖面如图1,地基岩土的工程特性为:

1.块石

块石成份为花岗岩,块体大小不一,直径0.3~1.0m,最大的达2.0m。间隙夹少量岩石碎屑及砂土,充填不密。该层平均厚度5.58m(1.2~16.20m)。近山边处厚度不大,向海一侧厚度较大。平均层底标高3.35(-7.57~+8.03m),该层层底标高也即基岩面标高。

2.强风化花岗岩

浅灰色、灰黄色,长石,黑云母、角闪石等已大部分风化蚀变。裂隙发育,铁质浸染。岩芯短柱状、碎块状,锤击易碎,用力可折断。岩石强度已显著降低,1组岩样饱和单轴抗压强度为8.4Mpa。标准贯入试验N63.5≥50击。地基承载力标准值为500KPa。

该层平均厚度3.52m(1.4~5.5m),平均层顶标高-0.05m(-7.52~6.32m)平均层底标高2.18m(-4.66~+0.81m)。

3.中等风化花岗岩、微风化花岗岩

浅灰色、灰白色,坚硬。岩石新鲜、或轻微风化,仅裂隙面有不同程度的风化,裂隙发育,一般为铁质充填。两组中等风化岩样饱和单轴抗压强度值分别为55.9Mpa,78.5Mpa,其中一组软化系数为0.91。该层地基承载力标准值建议值为1500Mpa。

 三、强夯试验

由于本场地为硬度较大的花岗岩大块石回填,空隙和孔隙较大。经过方案比选,对本场地采用高能级强夯处理是性价比最优的方法。

在储罐区储罐TK707基内选30m×30m场地为试夯区,设计要求强夯加固处理后,场地地基承载力标准值要求≥300kPa。

根据施工工艺流程,将第一遍点放样后,即按10000KN.m能级进行强夯,待其16点全部夯击完成后(每夯点收锤标准为最后二击平均夯沉量小于10㎝,否则继续夯击)将夯坑用开山石料(要求粒径≤50㎝,含石量≥60%)回填、推平,然后如第一遍点一样,对第二遍点、第三遍点进行夯击,第四遍点为普夯,其能级为1200KN.m,每点夯击2击,锤印相互搭接1/4,普夯完成后,将场地整平,由检测单位检验试夯效果。

试夯夯击工作结束后,为了检查试夯效果,选择夯间点X(A632.88、B1159.89)进行了现场荷载板试验检测,其检测结果见表4和图3,可以看出,极限荷载Pu≥600kPa,比例界限荷载Py=420KPa,因此取该点地基承载力特征值fak=300KPa;变形模量E0=33.6Mpa,压缩模量Es=40.5Mpa。从检测结果可知,达到了设计要求的目标,因此,可以进行大面积施工。

四、施工工艺

1.强夯施工技术要求

夯点布置除10000KN.m夯击能区夯点间距为10m×10m外,其余能级区夯点布置均为9m×9m。

各夯区均按四遍夯击,前三遍为点夯,其中第一、第二遍点夯夯击要求与收锤标准为最后二击平均夯沉量不大于10㎝,第三遍点夯最后二击平均夯沉量不大于5㎝,且在10000KN.m强夯时,三遍的夯击击数分别不得小于12、10、8击,才能收锤;第四遍为普夯,夯击能为1200KN.m、1000KN.m每点夯击二击,锤印彼此搭接1/4。

强夯处理后,地基承载力标准值fk要求:大罐区C区、H区、I区fk≥300KPa;小罐区A区、B区、J区fk≥250KPa;D区fk≥200KPa。

2.施工工艺

由于该区域地层构造简单,上部回填开山块石,直接回填在风化基岩上,夯击时,每夯击点一般都能一次夯击达到收锤标准,强夯工作比较顺利。现仅将10000KN.m能级区强夯施工情况介绍如下:

在场地按设计标高整平后,对第一遍夯点放样,强夯机就位:选用W200A型500KN履带式强夯机,配底截面积1m×1m,高27m的重型龙门架一付(在其21.3m处用红布做上标记),500KN级的脱钩器(气动)一个,470KN的铸钢锤(底面直径为2.5m,底面静压力为95.8KPa)一个,司机在施工员指挥下,将夯锤对准第一个夯点,测量员用水准仪测击夯锤顶标高,夯点周围土的标高,将其数值记录在《强夯施工记录表》上,司机在指挥人员的指挥下提升夯锤至设计要求的高度(21.3m)后,操纵气脱阀,脱钩器自动脱钩,夯锤自由下落,接着测量员用水准仪测量锤顶标高,记录表上,并计算第一击的夯沉量,填入表内。按照第一击的施工方法进行第二击、第三击……施工,当夯沉量出现逐渐收敛,且最后二击平均夯沉量不大于10㎝,单点夯击数不少于12击时,则完成了对该点夯击。测量员计算出该夯点的最后二击平均夯沉量和累计夯沉量,填入记录表中,强夯机提锤移至下一夯点按第一点的施工方法依次进行施工,待第一遍夯点全部夯完后,用水准仪测出周围土的隆起高度,根据各夯坑累计夯沉量计算需填开山石量(要求填料粒径≤30㎝),并报监理复核后,组织回填,并用推土机推平、碾压,接着进行第二遍点放样,按第一遍夯点的施工方法和顺序施工,只是其收锤标准为最后二击平均夯沉量不大于10㎝,且单点夯击击数不小于10击即可,然后再行进第二点、第三点……夯击,当第二遍点全部夯击完成后,用水准仪测击周围土的隆起高度,根据各夯坑累计夯沉量计算需填开山石量(填料要求同第一遍),并报监理复核后,组织回填,并用推土机推平、碾压;接着进行第三遍点放样,由于第三遍点的夯击能减少为8000KN.m,因此需要调整锤重量或相应的龙门架,使其锤重×提升高度=8000KN.m,即可进行夯击,此时,其收锤标准为最后二击平均夯沉量不大于5㎝,且单点击数不小于8击,测量员记录下最后二击的平均夯沉量和累计夯坑深度后,重复前面的计量和夯坑回填工作,最后进行第四遍满夯。由于满夯能级为1200KN.m,则可换用QU25型250KN履带式强夯机(也可不换强夯机),配备200KN级的脱钩器,提升130KN(或215KN)的铸钢锤至9.23m(或5.6m)的高度后,夯锤自由下落,满夯时每点夯二击,锤印彼此搭接不少于1/4。这样该区施工便告结束,待间隔7-14天后,由业主联系委托有关单位进行检测,检测合格,即予验收。

五、检测结果及综合分析

第Ⅲ期强夯处理工程在施工完成后,进行了现场荷载板试验检测;在此前的第Ⅰ期、第Ⅱ期强夯处理工程中,还进行了瑞雷波检测。

(1)在第Ⅰ期强夯处理工程试夯工作开始前,为了了解场地地基土的复合地基承载力fk、变形模量标准值E0及软土层厚度,进行了瑞雷波检测,夯前瑞雷波检测结果见表2。在工程试夯和第Ⅰ期强夯处理工程完成后,又进行了夯后瑞雷波检测,夯前瑞雷波检测结果见表3。从表2可知,试夯前其场地复合地基承载力fk为155~180KPa,平均167.5kPa,变形模量标准值E。为8.7~14.3Mpa,软土层厚度为3.4~6.0m;从表3可知,该场地经强夯处理后,其复合地基承载力fk为270~320KPa,平均300kPa,加固深度均大于8m。从资料对比可见,该场地经过强夯处理后,其地基承载能力大大提高,比夯前提高了76%,可以满足设计库区储罐基础承载力≥200~300KPa的要求,其地基加固深度也超过了软土层厚度。但从表3也可以看出,场地表层0~1.2m厚度范围内的土体,较其下部的土体松散,应设法加以处理。

表2.png

表3.png

(2)第Ⅲ期强夯处理工程地基土现场荷载板试验检测:

业主在第Ⅲ期强夯处理工程施工结束后,委托珠海市交通工程质量监督检测站进行了地基现场荷载板试验检测,包括试夯区在内,共检测38点,其检测结果见表4和图3~图6。

图片5.png

其中,10个点位的载荷试验的P-S曲线如图2~6所示:

 图23.png图45.png图6.png

从表4和图2~6中可以看出,其地基承载力特征值除个别如705-E1-10外,均在250~300Kpa之间,变形模量绝大多数是大于20Mpa以上,可见强夯处理的效果是明显的。

六、结语

(1)所选强夯能级10000kN.m为目前国内最高能级强夯,为高能级强夯的实践经验积累和探索提供了丰富的资料和数据。

(2)10000kNm强夯机及配套设备:选用W200A型500KN履带式强夯机,配底截面积1m×1m,高27m的重型龙门架一付,500KN级的脱钩器(气动),470KN的铸钢锤(底面直径为2.5m,底面静压力为95.8KPa)。

(3)所处理填土地基:块体大小不一,直径0.3~1.0m,最大的达2.0m,大孔隙,充填不密。

(4)瑞雷波检测发现试夯前其场地复合地基承载力fk平均167.5kPa,经强夯处理后,其复合地基承载力fk平均300kPa,其地基承载能力比夯前提高了76%,可以满足设计库区储罐基础承载力≥200~300KPa的要求,其地基加固深度也超过了软土层厚度。

(5)从表4中可以看出,其地基承载力特征值在250~300Kpa之间,变形模量绝大多数是大于20Mpa以上,强夯处理的效果明显。

珠海恒基达鑫国际化工有限公司高栏港码头及仓储工程场地,按照总体规划,分三期对其地基采取强夯施工的方法处置后,已经全部按设计标准和规模,兴建了上部仓储油罐及有关构筑物,其中,第Ⅰ期、第Ⅱ期油罐已经储油交付使用,截止目前,使用情况良好,未发现油罐地基明显沉降或倾斜。可见对类似开山填海的软土层地基,通过试夯积累资料,采取相应的夯点间距、能级、夯击遍数、间隔时间等强夯施工技术,可以达到加固地基,节省投资,缩短工期,满足其上部结构要求的目的。


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