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随着环渤海地区建设发展,充分利用海洋资源,开发建设港口已形成一定规模。河北省的海岸线东起秦皇岛经京唐港、曹妃甸港、西至黄骅港,已成为经济发展的隆起带,港口的建设发展带动了其它能源、交通、钢铁、化工、建筑等行业的发展。但沿海地区普遍存在着地质情况复杂,承载力较低的现象,给工程建设带来了很不利的影响。追溯到古代建筑,人类就已懂得对天然地层进行人工处理,然后建造构筑物,许多现代的地基处理技术是对古老的原始的地基处理技术的进一步升华,形成较为科学的理论体系。
沿海开放带地质结构
沿海地区的陆地形成是由多年来海退形成的,地势平坦,属滨海冲洪积倾斜平原区,地质结构较为复杂,原始承载能力较低。通过岩土地质勘察,表①层2.5m范围内为淤泥质粉质粘土,是由于长期养殖业产生的有机腐化物产生的,属流塑状态。承载力R=70KPa,不可直接作为承载土层。第②层5.5m范围为松散稍密细砂,主要成分为石英长石,砂质不纯含有粉土,地基承载力约为120KPa,属液化土层,液化等级为轻微,液化指数1.34~3.73,为建筑抗震不利地层。第③细砂层厚度约为5m,主要成份石英长石,含少量贝壳碎片,地基承载能力160KPa,为浅层可利用承载地段。第④粉土层厚度6m,地基承载力R=110~130KPa。第⑤细砂层3m厚,中密实,承载力R=140KPa,主要成份为石英长石,砂质纯净。第⑥淤泥质粉质粘土层,灰黑流塑状态,承载力R=90KPa。第⑦细砂层1m厚,密实饱和状态,主要成份为石英长石,砂质纯净,承载力R=200KPa。第⑧粉土细砂层,中密实饱和状态,承载力约为160~200KPa。第⑨粉土细砂层,厚度大于27m,密实饱和状态,主要成份为石英长石,砂质纯净,承载力R=240KPa,是最为理想的持力层。综合上述地质结构,第③层为轻微液化层,对建筑物的抗震不利,且浅层承载力较低,需对地基进行处理后才能满足建筑要求。
沿海地带地基处理技术
港区、道路、铁路、码头堆场地基处理
道路、铁路、码头堆场的地基处理最经济、有效、可行的方法就是采取强夯法。强夯处理后的承载力达到120~150KPa能够满足设计要求,而且根据现场自然条件无需在夯坑内增加其它特殊填料就能够达到承载力,夯坑内只要海沙填平再夯即可。
强夯的一般作法
强夯工程主要内容包括夯前场地平整、强夯、普夯和夯平后平整,根据试夯和多年的施工经验表明,夯点布置采用6m*6m正方形布置,角点中央布插点。每点夯击遍数为十击,第一遍夯正方形角点每点五击;第二遍夯正方形中心插点每点五击;第三遍同第一遍;第四遍同第二遍,为满足规范要求最后两击平均夯沉量不大于20cm。在强夯重力作用下,土的压缩主要是土中孔隙体积的减小,土颗粒相应发生移动、挤拢。对于饱和土而言,压缩主要是孔隙水被挤出,由于孔隙水的排出,土颗粒移动、挤拢都要经过一定时间,当孔隙压力消散后才能进行下一遍强夯,按经验沿海地区地下水位较高,属于饱和砂土质,孔隙压力消散期一般在7天左右。回填夯坑前必须把夯坑内的孔隙水排走才能回填海砂。对于非饱和砂土,在一定时间夯坑内没有发现孔隙水可连续强夯。
2、按上述强夯处理后形成复合地基,依据相关地基检测结果,地基承载力能达到120~150KPa,面波检测强夯加固的有效深度4-5m,能够穿透第③层细砂液化层并消除液化,对建筑物的稳定性起到重要作用。京唐港地区强夯处理综合单价16元/㎡左右。
(二)港区道路、码头堆场结构层作法
京唐港自1989年8月开工建设以来,已建成4个港池1.5~10万吨级28个泊位,码头堆场包括煤炭、件杂、集装箱等各类堆场存放面积达300多万立方米,港区道路、铁路纵横交错。陆域的形成主要是在海滩上采取回填、挖港池吹填的办法。京唐港的地质条件与黄骅港、曹妃甸港基本相类似。强夯法处理地基很普遍。根据京唐港20多年的建设经验,处理地基采用强夯法比较成功,比其它处理方式造价低、效果好。
地基强夯后平整找坡,表面振动碾压压实;承载力要求等级较高可铺150~200mm碎石褥垫(不宜过厚,防止下沉量过大);400~450mm 的5%水泥稳定碎石基层,分层碾压,每层厚度不宜超过200mm,遍数一般为6~8遍,碾压速度前两遍为1.5~1.7KM/h,以后可以控制在2.0~2.5KM/h的速度,注意在雨季要停止施工,已经摊铺水稳碎的石应尽快碾压密实,潮湿养生期不少于7天;5cm厚中粗砂找平铺高强度连锁块。水泥水稳碎石综合单价一般控制在180元/ m3左右。
(三)CFG桩基处理法
1、CFG桩设计
设计依据工程地质勘察报告、《建筑地基处理技术规范》(JG79-2002)、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)。
CFG桩处理后形成桩、桩间土共同承载的复合地基,桩径一般为400mm,桩间距为1800mm,正方形布置,桩体砼强度为C25,桩身砼采用抗盐碱的普通硅酸盐水泥。有效桩长进入持力层第⑦层,且伸入持力层的长度不小于600mm,桩有效长度约18m。处理后的复合地基承载力R特征值不小于230KPa。CFG桩压载试验并验收合格后进行褥垫层施工,褥垫层厚度150~200mm厚,采用粒径3-5mm碎石铺设,最大粒径不得大于30mm,铺设时采用平振法,压实系数不小于0.93。
CFG桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基试验来确定,设计时可按下式估算:
FSPK=m+β(1-m)fsk
式中FSPK——复合地基承载力特征值(KPa)
m——面积置换率
R——单桩竖向承载力特征值(KN)
A——桩的截面积
β桩间土承载力折减系数0.75~0.95
fSK——处理后桩间土承载力特征值(KPa)
CFG桩施工要点
沿海地区CFG施工设备一般采用长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩,施工速度快且易控制桩的质量。施工桩顶标高高出设计标高不少于0.5米。
严格按照配比试验的砼坍落度施工,尽量避免堵管现象,保证桩体的连续性。
长螺旋钻孔管内泵压砼量应与拨管速度相配合,一般控制在1.2~1.5m/min左右。
对带地下室或地下停车场的建筑物应先有降水措施后开槽,打桩机在槽内进行施工,避免成桩后桩头过大砼过多浪费现象。长螺旋钻孔形成的泥浆应及时外运,运泥浆的车辆为了避免扰动土层和已形成的桩体,此时桩体不可能达到标号,属于初始凝固期,采用钢板平铺一车辆运输通道。此类型的基础底板一般在土0.000以下4-5m的第④层上,持力效果较好,开槽是已把第③层的液化层去掉,消除了液化现象。
CFG桩复合地基检测
CFG桩检验时应采用复合地基静载试验,确保砼达到强度要求且龄期28天以上的条件下进行,按规范要求的抽查率进行检测。采用分级加载试验,按规范要求加载的最大值为设计承载力的2倍,比如京唐港液体化工码头罐区工程设计CFG复合地基承载力为230KPa,试验加载最大值需要460KPa。采用低應变反射波法检测桩身的完整性,对检测出的Ⅲ类桩存在明显缺陷,承载能力有影响的必须进行处理。
京唐港液体化工码头4000m3(直径φ22m)的储罐地基处理采取的桩夯结合方式,处理建成后装用4000 m3水预压地基下沉观测,地基最终均匀下沉量仅为25mm,远小于规定的标准,经过半年多的试运营生产使用效果良好。
沿海开放带地质结构
沿海地区的陆地形成是由多年来海退形成的,地势平坦,属滨海冲洪积倾斜平原区,地质结构较为复杂,原始承载能力较低。通过岩土地质勘察,表①层2.5m范围内为淤泥质粉质粘土,是由于长期养殖业产生的有机腐化物产生的,属流塑状态。承载力R=70KPa,不可直接作为承载土层。第②层5.5m范围为松散稍密细砂,主要成分为石英长石,砂质不纯含有粉土,地基承载力约为120KPa,属液化土层,液化等级为轻微,液化指数1.34~3.73,为建筑抗震不利地层。第③细砂层厚度约为5m,主要成份石英长石,含少量贝壳碎片,地基承载能力160KPa,为浅层可利用承载地段。第④粉土层厚度6m,地基承载力R=110~130KPa。第⑤细砂层3m厚,中密实,承载力R=140KPa,主要成份为石英长石,砂质纯净。第⑥淤泥质粉质粘土层,灰黑流塑状态,承载力R=90KPa。第⑦细砂层1m厚,密实饱和状态,主要成份为石英长石,砂质纯净,承载力R=200KPa。第⑧粉土细砂层,中密实饱和状态,承载力约为160~200KPa。第⑨粉土细砂层,厚度大于27m,密实饱和状态,主要成份为石英长石,砂质纯净,承载力R=240KPa,是最为理想的持力层。综合上述地质结构,第③层为轻微液化层,对建筑物的抗震不利,且浅层承载力较低,需对地基进行处理后才能满足建筑要求。
沿海地带地基处理技术
港区、道路、铁路、码头堆场地基处理
道路、铁路、码头堆场的地基处理最经济、有效、可行的方法就是采取强夯法。强夯处理后的承载力达到120~150KPa能够满足设计要求,而且根据现场自然条件无需在夯坑内增加其它特殊填料就能够达到承载力,夯坑内只要海沙填平再夯即可。
强夯的一般作法
强夯工程主要内容包括夯前场地平整、强夯、普夯和夯平后平整,根据试夯和多年的施工经验表明,夯点布置采用6m*6m正方形布置,角点中央布插点。每点夯击遍数为十击,第一遍夯正方形角点每点五击;第二遍夯正方形中心插点每点五击;第三遍同第一遍;第四遍同第二遍,为满足规范要求最后两击平均夯沉量不大于20cm。在强夯重力作用下,土的压缩主要是土中孔隙体积的减小,土颗粒相应发生移动、挤拢。对于饱和土而言,压缩主要是孔隙水被挤出,由于孔隙水的排出,土颗粒移动、挤拢都要经过一定时间,当孔隙压力消散后才能进行下一遍强夯,按经验沿海地区地下水位较高,属于饱和砂土质,孔隙压力消散期一般在7天左右。回填夯坑前必须把夯坑内的孔隙水排走才能回填海砂。对于非饱和砂土,在一定时间夯坑内没有发现孔隙水可连续强夯。
2、按上述强夯处理后形成复合地基,依据相关地基检测结果,地基承载力能达到120~150KPa,面波检测强夯加固的有效深度4-5m,能够穿透第③层细砂液化层并消除液化,对建筑物的稳定性起到重要作用。京唐港地区强夯处理综合单价16元/㎡左右。
(二)港区道路、码头堆场结构层作法
京唐港自1989年8月开工建设以来,已建成4个港池1.5~10万吨级28个泊位,码头堆场包括煤炭、件杂、集装箱等各类堆场存放面积达300多万立方米,港区道路、铁路纵横交错。陆域的形成主要是在海滩上采取回填、挖港池吹填的办法。京唐港的地质条件与黄骅港、曹妃甸港基本相类似。强夯法处理地基很普遍。根据京唐港20多年的建设经验,处理地基采用强夯法比较成功,比其它处理方式造价低、效果好。
地基强夯后平整找坡,表面振动碾压压实;承载力要求等级较高可铺150~200mm碎石褥垫(不宜过厚,防止下沉量过大);400~450mm 的5%水泥稳定碎石基层,分层碾压,每层厚度不宜超过200mm,遍数一般为6~8遍,碾压速度前两遍为1.5~1.7KM/h,以后可以控制在2.0~2.5KM/h的速度,注意在雨季要停止施工,已经摊铺水稳碎的石应尽快碾压密实,潮湿养生期不少于7天;5cm厚中粗砂找平铺高强度连锁块。水泥水稳碎石综合单价一般控制在180元/ m3左右。
(三)CFG桩基处理法
1、CFG桩设计
设计依据工程地质勘察报告、《建筑地基处理技术规范》(JG79-2002)、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)。
CFG桩处理后形成桩、桩间土共同承载的复合地基,桩径一般为400mm,桩间距为1800mm,正方形布置,桩体砼强度为C25,桩身砼采用抗盐碱的普通硅酸盐水泥。有效桩长进入持力层第⑦层,且伸入持力层的长度不小于600mm,桩有效长度约18m。处理后的复合地基承载力R特征值不小于230KPa。CFG桩压载试验并验收合格后进行褥垫层施工,褥垫层厚度150~200mm厚,采用粒径3-5mm碎石铺设,最大粒径不得大于30mm,铺设时采用平振法,压实系数不小于0.93。
CFG桩复合地基承载力特征值应通过现场复合地基试验来确定,设计时可按下式估算:
FSPK=m+β(1-m)fsk
式中FSPK——复合地基承载力特征值(KPa)
m——面积置换率
R——单桩竖向承载力特征值(KN)
A——桩的截面积
β桩间土承载力折减系数0.75~0.95
fSK——处理后桩间土承载力特征值(KPa)
CFG桩施工要点
沿海地区CFG施工设备一般采用长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩,施工速度快且易控制桩的质量。施工桩顶标高高出设计标高不少于0.5米。
严格按照配比试验的砼坍落度施工,尽量避免堵管现象,保证桩体的连续性。
长螺旋钻孔管内泵压砼量应与拨管速度相配合,一般控制在1.2~1.5m/min左右。
对带地下室或地下停车场的建筑物应先有降水措施后开槽,打桩机在槽内进行施工,避免成桩后桩头过大砼过多浪费现象。长螺旋钻孔形成的泥浆应及时外运,运泥浆的车辆为了避免扰动土层和已形成的桩体,此时桩体不可能达到标号,属于初始凝固期,采用钢板平铺一车辆运输通道。此类型的基础底板一般在土0.000以下4-5m的第④层上,持力效果较好,开槽是已把第③层的液化层去掉,消除了液化现象。
CFG桩复合地基检测
CFG桩检验时应采用复合地基静载试验,确保砼达到强度要求且龄期28天以上的条件下进行,按规范要求的抽查率进行检测。采用分级加载试验,按规范要求加载的最大值为设计承载力的2倍,比如京唐港液体化工码头罐区工程设计CFG复合地基承载力为230KPa,试验加载最大值需要460KPa。采用低應变反射波法检测桩身的完整性,对检测出的Ⅲ类桩存在明显缺陷,承载能力有影响的必须进行处理。
京唐港液体化工码头4000m3(直径φ22m)的储罐地基处理采取的桩夯结合方式,处理建成后装用4000 m3水预压地基下沉观测,地基最终均匀下沉量仅为25mm,远小于规定的标准,经过半年多的试运营生产使用效果良好。