页数：25页文件大小：1.45 MB来源： 地基处理ppt课件
本课件以在深厚冶金渣堆场上建造重型厂房为背景，介绍高能级强夯处理冶金渣堆场的工程实践，说明重钢烧结厂与武钢重型厂房的工程概况、强夯工艺参数设计、加密效果检测方法与试验小结，并给出承载力、沉降与经济效益方面的实测结论。
第六讲强夯法工程实例高级强夯处理深厚冶金渣堆场上建造重型厂房
本文介绍了利用高能级强夯工艺处理冶金渣堆场，作为重型工业厂房地基的处理技术。在深厚冶金渣堆场上建造重庆钢铁公司烧结厂，取得了良好的工程效果与经济效益。在武汉钢铁公司重型厂房地基中，也采用高能级强夯挤淤工艺，同样取得了良好的技术经济效益。
冶金工业的排渣量十分巨大，约占钢铁产量的20％(平炉)—60％(高炉)。
冶渣成分复杂、均匀性差，且有稳定性问题，通常作为废料堆置，或仅仅限于作临时性建筑或轻型建筑物的地基，而不作为重型工业厂房建筑地基。
随着钢铁工业的发展，大型钢厂的堆渣场通常占地数千平方米以上，在土地开发利用问题日益突出的今天，对冶金渣场的开发具有重要意义。尤其是某些座落在大、中城市及其近郊的重型工业老厂，已无地可征(如太钢)，严重影响企业的发展前途，只有在冶金渣堆场上建造厂房。
1986年，冶金建筑研究院在重庆钢铁公司首次采用高能级强夯工艺处理山谷冲沟深厚渣场，通过多种测试技术选定强夯工艺参数及检测加固效果，由试点扩大到实际工程，开创了在厚层冶金渣地基上建造重型厂房(烧结厂)的先例。
1988年，又在武汉长江河漫滩渣场地基上推广应用成功（四烧结厂），说明这一技术能够适用于各种不同条件的冶金渣堆场。
重庆钢铁公司烧结厂场地为1957—1959年填筑的废渣场，渣层厚达20m，冲沟基底为强风化泥岩。渣层的容许承载力为100—150kPa，已无风化稳定问题。渣土成分与构造极不均匀，夹有块石、废钢、砖石等物，按粒径属角砾。内摩擦角平均为42度，渣间或者几十厘米的大块及水平硬层。后者强度极高，开凿困难，厚度0.1—0.3m，不连续，无利用价值。渣土的构造类似夹心饼干，倾斜层(由于废渣倒出后在自重下滚落形成)与水平层交互出现。在大块或废钢附近则会出现空洞。
采用强夯处理者为烧结厂的地基，共约8000m2，单柱最大荷载800t，要求地基承载力能达到350kPa。
试验用的设备为改装的原民主德国布尼查履带吊，夯锤重27t，直径2.87m，面积6.47m2，为钢壳充填混凝土，最大落高25m。
试验分I、II两个场地进行，要求加固影响深度大于10m。为对比不同夯点间距、不同夯击能量的加固效果，以及考虑渣土内摩阻大、大空隙多等因素，采用了比较高的单位面积能量指标。
夯点间距分为6m、5m两种，单锤夯击能量分625×10kN·m（1986年国内最大能级）和500×10kN·m两种。7
图6-1是两个试验场的工程地质柱状图和夯点测点布置。图6-1试验场地工程地质柱状图和夯点与测点布置图(a)场地I；(b)场地II
表6-1是夯击工艺参数。夯击分三遍进行。第一遍夯点布置成正方形。第二遍夯正方形中点。第三遍全场地依次满夯，能量降低，夯点相切。表6-1试验场夯击工艺参数
图6-2、图6-3为夯击沉降量典型曲线和夯坑地面变形曲线，由图可以看出，选择工艺参数是恰当的，夯击能全部用于夯实土层，未形成明显挤出。图6-2场地I1~4号夯坑土沉降图6-3场地I1号夯坑地面变形
通常采用荷载试验、原状土检验、标贯试验或旁压仪试验等方法，来检验强夯的加密效果。由于冶金渣场的特殊性，使得原状土样检验、标贯及旁压仪等常规手段不能应用。因为现场存在不少局部硬壳（由于倾倒高温冶金渣而形成）强度很高（参见表6-2），仅依据少量静荷载压板的试验结果不能充分反映加固效果，特别是不能反映深部加密效果。若做很多压板试验，又为工程造价和工期所不允许。
因此，本试验工程中除压板试验外，还采用了重型动力触探、土中波速测定、土压力变化测定、土层相对压应变测定、共振法表土刚度测定、地表加速度测定及现场大体积的重力密度试验等测定方法，对冶金渣地基强夯处理效果进行综合评定。
图6-4中标示了主要试验的位置。图6-4静荷载试验P-S曲线
1、现场大体积的重力密度试验(5m以上)
探坑显示，渣层剖面十分复杂；
密度分布很不均匀，夯前体积密度为1.057—1.459t／m3（挖土体积不小于0.4×0.4×0.3m3）。
夯后－5m以上土体明显压密、均匀、实测重力密度为1.954～1.960t／m3。
2、静荷载板试验
使用1m2(3个)和0.5m2(1个)压板，进行夯前、夯后静荷载试验。
经查明，1号试验点夯前压板下遇到地下硬壳，承载能力偏高，夯前、夯后的对比没有代表性。
2号试验点的结果反映了大多数地基剖面承载力的提高幅度表(6-2)。夯前允许承载力一般为150kPa，夯后承载力可达到350kPa以上。
图6-4为静压试验的P-S曲线。夯前2号点线有明显拐点，夯后未出现拐点，按照相对沉降0.008标准确定承载力，是偏于安全的。
2、静荷载试验
使用1m2(3个)和0.5m2(1个)压板，进行夯前、夯后静荷载试验。
经查明，1号试验点夯前压板下遇到地下硬壳，承载能力偏高，夯前、夯后的对比没有代表性。
2号试验点的结果反映了大多数地基剖面承载力的提高幅度表(6-2)。夯前允许承载力一般为150kPa，夯后承载力可达到350kPa以上。
图6-4为静压试验的P-S曲线。夯前2号点线有明显拐点，夯后未出现拐点，按照相对沉降0.008标准确定承载力，是偏于安全的。
3、重型动力触探
在触探过程中出现两个问题。一是，钢渣中钻进速度慢，合金钻头磨损大；二是，碰到大块或浮土使击数偏高或偏低。经剔除那些明显受浮土或大块影响的触探值后，得到图6-5及图6-6曲线。
5m以上属硬壳层，触探值由2~4击升到夯后的8~12击；
5m以下由3-6击上升到夯击后的4～10击。从强夯前后动触击数的比较中（图6-5）看不出夯点间距(5m和6m)的差异对加固效果有明显影响。而625t·m的加固效果在浅层要比500t·m的效果稍好一点(图6-6)。
图6-5场地I重型动力触探结果(a)夯点间距6m；(b)夯点间距5m
4、波速测试
对于一般建筑地基而言，波速（剪切波与压缩波）与承载力及其他土性指标有良好的对应关系，冶金渣地基缺乏这方面的对比数据。但是，从夯前、夯后波速的明显变化，可以定性地分析出强夯的加密效果是显著的。
同时，深部波速测试也能较好地反映强夯对深部的影响，这是静压等常规方法所不及的。
图6-7所示为两个场地夯前、夯后的部分剪切波速测试结果，平均剪切波速提高38％-53％。18
图6-7剪切波速曲线(a)场地I；(b)场地II1-平均值；2-夯前；3-夯后；4-夯前；5-夯后；6-夯后平均值
5、土压力测试
压力盒采用丹东产的LXY-4型压力盒，它能反映静土压力的变化。强夯时静土压（自重）虽没有变化，但强夯使压力盒周围介质挤密，改变了土压力盒上薄膜的变形状态，因而能定性地反映压密效果。
由图6-8可以看出，越浅的点，夯后压力增加越大，说明压力盒上的土受到较大挤压。
图6-8土压力盒压力变化(a)场地I（孔1）；(b)场地II（孔6）
6、土中压缩应变测试
为测试土中分层压缩应变，本试验首创采用位移计改装成相对压缩计，埋置于夯点下的不同的深度处，量测夯击过程中各深度处土的相对压缩量。
图6-8为场地I的一个钻孔中两个测点的压应变与夯击次数关系曲线。可见，压缩累计值与击数成正比。强夯对冶金渣场的加固影响深度超过14m，因－14.29m处的应变值已达到1％。
7、共振法测试渣土地基承载力
采用体积0.5m3的混凝土块，在变频激振力下强迫振动，通过自振频率与刚度的关系确定允许沉降，计算地基容许承载力。
场地I的共振法结果为：夯前(fs)=175kPa；夯后(fs)=330kPa。与静荷载试验结果有良好的对应关系。
8、地表加速度衰减测试
从距离夯点2m处至50m处，地表垂直加速度由4g降到0.1g。同时实测了距夯点25m处框架结构上的水平加速度0.24g，是同距离自由地表的1/3左右，对结构无害。
冶金渣是一种特殊人工土，本次强夯试验效果的分析，主要是根据上述多项试验的结果综合评定的。（图6-9）。图6-9压应变与夯击次数关系（场地I）
在确定夯后容许承载力时考虑到此系国内初次，取值偏于安全。土的容许承载力由夯前的100~150kPa提高到350kPa以上，均匀性大为改善，可作为重型厂房的地基。强夯的影响深度，对未预压过的场地达到13m，由此反求出修正梅纳公式的深度影响系数为0.52。判定上述加固深度的依据是土的容许承载力达到170kPa；剪切波速提高30％；强夯造成土的相对压缩达2％。
强夯的安全距离定为40m，夯点间距离可采用6m，三遍连续夯。
重钢烧结厂已于1989年建成投产，经强夯处理的厂房结构使用正常，地基累计沉降量9mm，差异沉降小于5mm，完全满足了使用要求。与原打桩方案相比，节约投资260万元左右。
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