強夯法在高填方采礦坑地基處理中的應(yīng)用
謝俊平
(山西機械化建設(shè)集團有限公司,山西 太原 030009)
摘 要:闡述了強夯法在山西地區(qū)高填方采礦坑處理工程中的應(yīng)用,介紹了具體的強夯施工參數(shù)及分層回填厚度設(shè)計,探討了分層分布回填強夯的施工工藝及主要技術(shù)措施,以提高強夯法處理高填方采礦坑施工技術(shù)的水平。
關(guān)鍵詞:強夯,高填方,采礦坑,地基處理
中圖分類號:TU472 文獻標(biāo)識碼:A
0 引言
隨著山西省經(jīng)濟建設(shè)的持續(xù)發(fā)展,晉北大同、陽泉、朔州等地區(qū)露天開采造成的采礦坑不斷出現(xiàn),礦山開采占用的面積不斷擴大,礦山開采的深度不斷加深,局部露天采礦坑深度達到了100m以上,形成了高填方采礦坑,嚴(yán)重破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境并造成了嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害,極大影響了當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)生活。為了治理高填方采礦坑,最大限度的利用采礦坑回填場地,使回填場地滿足建設(shè)用地的地質(zhì)構(gòu)造要求,本文結(jié)合陽泉某采礦坑強夯加固處理項目,采用級配良好的回填土料,利用分層回填強夯的施工技術(shù),達到工后地基承載力以及工后沉降穩(wěn)定的目的,最終形成完整成熟的強夯法處理高填方采礦坑施工處理技術(shù)。
1 工程概述
陽泉某采礦坑強夯處理項目位于陽泉市城北,東西長約840m,南北寬約510m,場地占地總面積337647㎡。由于場地前期已進行回填,北側(cè)部分區(qū)域已回填至710m高程,南側(cè)場地最低處已回填至653m,場地場平設(shè)計標(biāo)高為726m～757m之間,場地最大回填高度約為110m。場地回填土石混合料主要來源于附近三泉棚戶區(qū)改造場平項目。場區(qū)回填完成后,規(guī)劃建設(shè)陽泉大醫(yī)院，回填區(qū)建設(shè)不高于7層的建筑物,不再進行樁基處理。在項目施工過程中,通過坑底原土基處理、坑壁四周邊坡反挖及強夯處理、填筑體分層回填強夯處理、回填強夯區(qū)與原土基的搭接處理等一系列地基加固處理措施,達到填筑體加固密實的效果。
2 強夯參數(shù)設(shè)計
2.1 原土基強夯參數(shù)設(shè)計
根據(jù)地勘評價報告:原土基處理必須達到填筑體地基自重所 需要的承載力,滿足填方地基的工后沉降變形要求。當(dāng)坑底基本為裸露的巖石,不需要進行處理可以作為基礎(chǔ)使用,否則應(yīng)當(dāng)進行原地面強夯處理。因此,應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)條件和地基處理設(shè)計要求,采用不同的處理方法,見表1。
表1 原土基強夯能級與處理深度關(guān)系表
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
綜合考慮強夯加固處理深度和原地面處理土層厚度以及試夯成果,坑底原地面強夯施工參數(shù)確定為:
坑底原地面采用8000kN·m能級強夯進行加固處理,強夯共分4遍進行施工,第1,2遍強夯能級為8000kN·m,夯點間距8m,正方形布置,停錘標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊夯沉量不大于15cm且錘擊數(shù)12擊～15擊控制;第3遍強夯能級為4000kN·m,夯點布置在第1,2遍夯點中心位置,停錘標(biāo)準(zhǔn)為最后兩擊夯沉量不大于10cm且錘擊數(shù)6擊～8擊控制;第4遍為2000kN·m能級滿夯,要求夯印搭接1/4,每點3擊,滿夯結(jié)束后整平場地。
2.2 填筑體分層強夯參數(shù)及分層回填厚度設(shè)計
對于填土高度較大的高填方地基,應(yīng)將填料分層回填、分層強夯。填方地基的強夯有效加固深度和分層處理厚度應(yīng)通過強夯試驗確定。
強夯處理的分層厚度可按強夯能級的大小確定。一般情況下強夯能級與分層厚度的關(guān)系如表2所示。
根據(jù)現(xiàn)場試夯結(jié)果,填筑體分層回填厚度按照6m一層進行強夯處理。施工中結(jié)合填料性質(zhì)及各能級強夯的加固深度確定強夯能級,選用4000kN·m能級的強夯。
主夯采用4000kN·m能級強夯,強夯共分兩遍進行,夯點間距5.0m,正方形布置,收錘標(biāo)準(zhǔn)按最后兩擊平均沉降量不大于10cm,且夯擊數(shù)不少于12擊～15擊控制。滿夯2000kN·m能級,要求夯印1/4搭接,每點夯3擊,滿夯結(jié)束后整平場地。
2.3 回填土料技術(shù)要求
1）回填土料含水量宜控制在最佳含水量的±3%之間,當(dāng)回填料含水量較低時,應(yīng)適當(dāng)噴淋水,以增加回填材料的含水率,使其達到最優(yōu)含水率。
2）填料為石料時,其最大粒徑控制為不大于50cm,回填材料不均勻系數(shù) Cu≥5,曲率系數(shù) Cc =1～3。
3）對超過最大粒徑要求的石料,進行二次破碎,填料為石料,其最大粒徑控制為不大于50cm。
3 施工工藝流程及操作要點
3.1 施工工藝流程
原地面清理?坑底原土基處理?坑壁四周邊坡反挖及強夯處理?填筑體分層回填強夯處理?回填強夯區(qū)與原土基的搭接處理?夯后檢測驗收。
3.2 操作要點
3.2.1 原地面清理
1）原地面清理主要包括表層淤泥、樹木、有機物等以及加固土層厚度超出強夯加固處理深度后的部分。
2）在施工范圍內(nèi),有積水的洼地應(yīng)進行排水、清淤。
3）整平場地至起夯面標(biāo)高,整平后的施工場地平整度、密實度應(yīng)能承受施工機械的重量,滿足施工設(shè)備行走、運轉(zhuǎn)和運輸?shù)囊蟆?/span>
3.2.2 坑底原土基處理
1）原有場地局部前期已經(jīng)回填,由于處理深度達到了12m,此處采用12000kN·m能級強夯進行處理。第1,2遍主夯能級12000kN·m,夯點間距10m正方形中間插一點布置;第3遍點夯能級10000kN·m,夯點間距10m正方形中間插一點布置;第4遍加固夯能級4000kN·m,夯點位于第1～第3遍夯點位置。第5遍滿夯能級2000kN·m,夯印搭接1/4錘徑。
2）原地面自然坡度陡于1∶5時,將自然地面開挖成臺階狀, 臺階寬度不小于8m。如果原地面坡度較緩,臺階寬度可以按布置不小于1排～2排強夯夯點的寬度進行開挖,可以用挖出的臺階寬度來控制臺階高度。
3.2.3 坑壁四周邊坡反挖及強夯處理
坑壁四周由坑底至坡頂形成土質(zhì)邊坡且邊坡坡度較陡。如直接回填進行強夯處理,四周坑壁邊坡區(qū)域原土層不能進行加固處理,容易造成處理效果的不均勻。同時四周坡壁強夯區(qū)與原地面不易搭接,原地面密實度不夠,造成交接處應(yīng)力突變。用挖掘機將坑壁邊坡兩側(cè)覆土至上而下逐階反挖成倒臺階形狀,臺階寬度不應(yīng)小于8m,臺階高度小于3m,以便進行強夯加固處理。
坑壁兩側(cè)坡度較陡時,臺階寬度可以適當(dāng)減少,臺階原地面強夯可隨填筑體強夯同時進行施工,坑壁四周反挖臺階后根據(jù)臺階區(qū)域原土層厚度采用8000kN·m或12000kN·m能級強夯進行加固處理。
3.2.4 填筑體分層回填強夯處理
填筑體采用分層回填、分層強夯的施工方法,填筑體回填強夯按照由下而上的原則分層進行施工,每層厚度按照6m進行強夯處理。
分層虛填厚度為6m,可分3次填筑至6m,每層堆填的厚度為2m左右,由于回填地基采取強夯加固,故分層填筑的填土層可用推土機簡單推平碾壓、滿足機械正常行走要求即可。
3.2.5 回填強夯區(qū)與原土基的搭接處理
1）對于原土層厚度較大需要進行原土基強夯的區(qū)域按照原土基強夯內(nèi)容進行強夯處理。
若原土層厚度較薄,不需要直接進行強夯處理的區(qū)域,可結(jié)合現(xiàn)場原土基處理和實際地形情況,將原土區(qū)開挖成倒坡臺階, 隨填筑體分層回填后再進行強夯處理。
2）不同能級強夯區(qū)的搭接處理。
a.對于兩種不同能級強夯施工區(qū)域的搭接處理,原則上先進行較高能級強夯區(qū)域的施工,再進行較低能級區(qū)域的強夯施工,后期低能級強夯施工至交界處時,夯點向已完成高能級強夯區(qū)域延伸1排～2排夯點,進行兩個區(qū)域的搭接處理。
b.如果相鄰區(qū)域先進行低能級強夯施工,則進行高能級強夯施工時,主夯點不需向低能級施工區(qū)域延伸,當(dāng)主夯完成進行滿夯施工時,可將滿夯施工范圍向相鄰已完工區(qū)域延伸1排～2排,作為兩個施工區(qū)域的搭接處理。
3.2.6 夯后檢測驗收
夯后檢測分為非場平標(biāo)高回填強夯層檢測和場平標(biāo)高回填強夯檢測。采用包括探井取樣,鉆孔取樣等檢測方法,確保達到設(shè)計承載力特征值和壓實度,檢測結(jié)果見表3。
表3 檢測結(jié)果
4 結(jié)語
該技術(shù)在陽泉恒大帝景首期場地地基處理工程、漾泉大道采礦坑強夯處理工程等實施過程中,對于大面積、高填方回填場地運用不同強夯能級加固組合處理技術(shù)可以明顯提高地基土的密實度和地基承載力,很好的促進采礦坑的土地循環(huán)再利用,恢復(fù)露天開采對原地貌形成的破壞,滿足礦山不良地質(zhì)治理過程中的使用要求。該工藝具有成本低、進度快、加固效果好、可以就地使用 回填土料,具有良好的經(jīng)濟和社會效益,具有極大的推廣應(yīng)用價值。
