广西南丹大厂矿区的地基持力层处理与应用

　　摘要：根据强夯法对矿山废石回填区进行处理，使其作为建筑物持力层的工程实例，利用检测数据对L.Menard公式和BILLAM公式中的数据值进行了验算及讨论，根据震动波的压密理论，对影响矿山废石填方有效加固的深度的因素进行了分析。本文就试举广西南丹大厂矿区的地基持力层处理的例子作简单论述。

　　关键字：地基持力层;处理;应用

　　Abstract: according to the dynamic compaction method for mine backfilling area to waste stone processing, make its used as building engineering examples, using test data to L.M enard formula and the data in value BILLAM formula in the paper.how and discussion, according to the seismic waves pressure close theory, the impact of mining waste rock fill the depth of the reinforcement of the effective factors were analyzed. This paper will describe guangxi south Dan the foundations of the mining giant, include the treatment of simple example this paper.

　　Key words: include the foundation; Processing; application

　　基于土质地基的不同情况，其适宜使用的强夯加固机理以及相关参数也有其不同之处。本文通过探究广西南丹大厂矿区填土地基处理过程中，强夯法的加固原理以及施工工艺，合理的分析地基处理的强夯法重要要点以及加固效果，并针对强夯法应用处理的具体情况，合理试夯场地应用效果，为进一步发展强夯法提供参考性依据。

　　一、概述

　　在1970年法国人L.Menard(梅纳)首先提出强夯法处理地基法。我国于1978年开始引进强夯技术加固松软地基，在处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土和粘性、湿陷性黄土、素填土、杂填土等地基持力层的方面，也已经取得显著成效和相关经验。但是用于处理矿山开采时排弃的废矿块石、剥离的围岩、尾矿等回填区作为建筑物持力层的实际案例较少。在我国当前实行的规范中，采用强夯法处理矿山废石填方的有效加固深度尚未给出相关参考数据。在设计或施工时通常采用L.Menard和BILLAM公式计算有效加固深度。但在L.Menard的公式中的修正系数ɑ，只有处理碎石土和砂土的相关参数，且ɑ数值区间为0.6至0.39，在BILLAM公式中的折减系数K的数据区间为0.10到0.16，显然ɑ、K值之间区间均过大，造成在确定强夯参数时选取ɑ、K值出现困难。根据广西南丹大厂矿区的地基持力层工程中，通过强夯法处理矿山废石回填区作为地基持力层的工程项目实例，运用检测数值对L.Menard公式和BILLAM公式中的ɑ、K值进行了计算和认证，根据震动波压密理论，对影响矿山废石填方有效加固深度的因素进行了分析。

　　二、强夯法介绍

　　(一)强夯法的优点

　　1、利于环保。强夯法在施工中不仅产生排污等情况，还能有效利用煤矿废弃物，减小了对地表环境的污染。

　　2、节约用地。矿区经过多年开采，产生了大量的废弃石。这些废弃石不仅污染环境，还占用了大量珍贵的耕地。有效地利用废弃石，可以合理减少对耕地的占用。

　　3、造价低。不仅利用了煤矿废弃物，而且所用加固设备比较简单，成本费用相对较低。根据以前经验，采用强夯法加固地基，造价比非常合理。

　　4、社会综合效益好。有些矿区废弃石长期堆放会发生自燃，不仅存在着火灾隐患，还会产生一些有毒气体，从而影响环境，带来一系列社会问题。有效利用，可以减小负面影响。

　　(二)加固原理及施工技术参数

　　针对较大差别的各类地基土性质，强夯施工过程中，强夯加固理论通过较难与各类土质相符合。对此，立足建筑工程实际，依据施工参考资料进行技术参数

　　的初步选定工作，验证试夯结果可现场进行，并适当及时修正，进而真正落实符

　　合场地土质要求的施工参数目标。同时，强夯施工的参数主要包含有：有效加固

　　深度、夯击能、夯点间距、夯击次数、时间间隔、设置夯点以及施工范围等各个

　　方面。

　　综合考虑地基强夯之后的具体承载力要求以及场地的土质条件、试夯结果。同时，多方案对比试夯可尽量减少，而重视试夯方案：施工参数需基于场地的地质条件及技术水平进行合理确定，以此参数进行试夯工作，符合设计及规范需求指标，进而作为进一步施工的参考依据。各项参数具体是叙述有以下几点：

　　1、有效加固深度。

　　2、夯击能。

　　3、夯点间距、夯击次数以及起夯面。夯点布置：正三角形布置，间距4.5m。施工时隔行分两遍强夯，第一遍夯未填充部分，第二遍夯填充部分。夯击次数预

　　估为8次~10 次。实际夯击次数应根据现场单点试夯按以下两条原则确定：(1)最后两击的平均夯沉量小于50mm;(2)夯坑周围地面不致产生过大的隆起。起夯面：本工程在强夯前进行场地平整，试夯时，可初估夯沉量为0.5m 左右。

　　4、时间间隔。夯击次数间，需设定一定的时间间隔，便于孔隙水间压力的有

　　效消散。本工程处理深度范围内为杂填土、素填土以及粉土，具有良好的渗透性;

　　故采用连续夯击。

　　5、加固范围。基于应力扩散的基础性作用，工程基础范围需小于强夯处理范

　　围，通常基础外缘宽度超出的可定为1/ 2~2/ 3 的处理深度，但不可小于3m。

　　(三)可行性分析

　　根据以前的成功经验，强夯法用于碎石地基加固较为合适，因为夯锤落下时产生的巨大冲击能可以将地层中的大块碎石震碎，从而使地层中存在的空隙变小，土层变得均匀密实。从场地实际情况看，上覆土的物理力学性能与碎石土非常接近，因此采用强夯方案比较合理。

　　(四)现场实验

　　为取得最佳的强夯参数，施工前在现场进行单点试验。试验目的是确定最佳夯击次数与获得最佳夯击能。根据现场试验实测数据绘出的夯沉量与夯击次数关系曲线可以看出，夯击超过10次后，地基沉降已不再明显，加固效果接近最优。从中可以看出，在同一总夯击能下，夯沉量随单击夯击能的增大而增大。因此，在可能的情况下，应尽量增大单击夯击能，以提高地基加固效果。夯击后发现，夯击点附近地面出现了裂缝，裂缝波及范围约1米左右;由此可以推知，夯击点间距为3米左右时，强夯挤密效果较好。

　　(五)方案设计

　　根据强夯试验结果，结合理论计算进行强夯方案设计。

　　(1)施工设备

　　按照现场实际情况来设置施工设备的配置。

　　(2)施工工艺

　　夯击进程为间二平一，即隔一砸一，以保证了挤密效果，分三遍夯击。首先标出夯击点的位置，第一遍每个夯击点连续夯击九次，落距为17米，然后平整场地，标出第二遍要夯击的位置点。第二遍每个夯击点仍夯九次，落距仍然不变，夯完后再次平整场地。第三遍为平拍过程，每个夯击点夯三次，落距为七米。由于场地内地下水位位于杂填土底部，不需要考虑孔隙水压力消散因素对夯击时间的限制。因此，设计要求连续夯击。

　　(3)加固范围

　　由于基础压力的扩散作用，强夯加固范围要求大于建筑物基础范围。根据以往经验，结合本工程项目特点，确定每边加固超出基础外缘的宽度为加固深度的二分之一左右。

　　(六)强夯效果检测

　　强夯效果检测是在强夯施工结束后进行的。从宏观上看，夯实后的石土结构紧密，用镐开挖基槽很困难，石粒径比夯实前小而均匀。由于矿区地基强夯加固还没有成熟的经验可以借鉴，为确保工程安全和取得较客观的参数，进行了载荷试验。在场地中选取4个点做载荷试验。堆砌加载到400kPa后，各组曲线未出现较明显的拐点，而继续加载又存在困难，因此决定采用相对沉降法确定地基承载力。当沉降比达到一定规范范围内的数据时，对应的压力即为承载力特征值。根据试验结果，确定矿区地基承载力特征值满足设计要求。

　　(七)强夯法施工质量验证

　　1、检验内容。包括施工过程中的质量监测及夯后地基的质量检验，其中前者

　　尤其重要。若不符合设计要求，应补夯或采取其他有效措施。

　　2、检验时间。经强夯处理的地基，强度是随着时间的增长逐步恢复和提高的，

　　因此强夯结束后，应间隔一定时间再检验。针对本工程的土层特点，强度增长较

　　快，可在夯完后2~3周后检测。

　　3、检验方法。本工程依据土质实际进行选择平板载荷法检验来表明夯实效

　　果。

　　4、地基静载荷试验。

　　(1)试验组数。本工程取5组载荷试验。

　　(2)试验要点。以设计承载力的2 倍作为加载极限荷载( 520kPa)，分为10 级，

　　以便于操作，每级加载量均换算为压力表读数。试验采用快速加载方法，荷载加

　　到设计承载力的2 倍或出现破坏为止;每级加载后，每隔10min 记录百分表值

　　一次，每级加载时间为30min;绘制P—S 荷载位移曲线，结合破坏情况确定基

　　本承载力

　　三、实例

　　广西南丹大厂矿区的地基持力层工程项目，在该工程项目处理后能建设职工廉租房。

　　(一)场地状况

　　矿区地面高程在400米至800米左右。有部分地基堆积层面在645米左右，往下是约7米厚的回填矿废砂层。

　　(二)设计要求

　　采用此方法处理上述这种实地情况的工作，除了应该满足当前实际的相关规范外，还应该满足：

　　1、地基变形情况应满足规范GB50007-2002的要求;

　　2、地基承载力的特征值大于等于20kN/m2;

　　3、有效的加固深度应在10到12米。

　　(三)单击夯击能

　　为了保证场地密实性，按有效加固深来选择单击夯击能。

　　四、影响ɑ、K值因素分析

　　根据震动波压密的理论，在强夯法操作时，重锤自高空落下，产生强大的震动能力作用于目标地基上，此时，动能会转化为波能，从震源向深度扩散，能量释放于一定范围的地基持力层中，使场地得到程度不一的加固。与碎石土、砂土作比较，矿山废石填方同时也存在两点不利于地基加固的因素：首先是由于矿山废石填方是属于矿山开采或剥离时自然堆弃的，没有任何压实的操作过程，级配非常差，其中有着大量的间隙，震动源发出的能量因为介质的移动性而被吸收和减少，使得波能扩散的范围缩小;其次在矿山废石中填方中有大量的石块存在，当震动波传至块石后，其本身放大了能量波的传播面，使震动波的强度降低。因此，使有效加固深度变小，即ɑ、K值相应减小。

　　地基填土处理过程中，需综合考虑当地工程的地质条件，关注工程建筑的沉

　　降量，同时，控制好相对沉降量是设计工程的关键所在。通常情况下，由于机械

　　钻进桩基的难易程度以及混凝土、漏浆等情况造成的桩缺陷情况，较难实施桩基

　　工程。

　　建立于地基承载力在建筑工程施工中的需求指标以及规范的基础上，经过相

　　关负责部门严格论证、研究，合理转变以往的桩基础设计为强夯加固处理场地的挖掘以及填土环节。

　　结 语：建筑物使用至今，实践表明，采用强夯法加固矿区地基非常有效，可以大大提高矿区地基的承载力，降低地基土的孔隙率。这种地基处理方法设施简单、工期短、成本低，不仅对环保有利，节约了耕地，还能够废物利用，经济和社会效益明显，在矿区地基处理工程中具有很大的推广应用价值。

　　当前，国内建筑地基土类型中，应用相对广泛的为强夯法，且具有显著的处

　　理效果。同时，基于土质地基的不同情况，其适用的强夯加固机理以及相关参数

　　也有其不同之处。本文通过具体工程实例全面分析了填土地基中应用强夯法处理

　　措施的具体情况，合理试夯了场地应用效果，为进一步探究强夯法提供了重要参

　　考依据。

　　参考文献：

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　　[2] 杨秀敏.煤矸石基地处理工程实践.[J].建井技术.2008,29(1)

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