陳衛(wèi)東，何如成，劉 雪

（華亭煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，甘肅 華亭 744100）

洗煤廠產(chǎn)品倉濕陷性黃土地基處理方法

陳衛(wèi)東，何如成，劉 雪

（華亭煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，甘肅 華亭 744100）

針對山寨煤礦洗煤廠產(chǎn)品倉基底坐落于隴東濕陷性黃土地層的實際現(xiàn)狀——本地層不能滿足工程承載力的設(shè)計要求，必須進(jìn)行持力層轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)地基的承載力，探討了該項目產(chǎn)品倉地基處理方案，經(jīng)現(xiàn)場研究論證，結(jié)合實際提出采用土工筋帶和胞腔砂袋處理軟黃土地基方案，并具體闡述了施工工藝，經(jīng)后期沉降觀測表明，該處理方法具有良好的處理效果，值得推廣應(yīng)用。

土工筋帶；胞腔砂袋；地基處理

0 引言

山寨煤礦為華亭煤業(yè)集團(tuán)公司生產(chǎn)礦井之一，生產(chǎn)能力240萬t/a，2012年配套建設(shè)同等能力的洗煤廠。洗煤廠設(shè)計產(chǎn)品倉5個凈徑φ10 m圓筒倉，占地基面積7 296 m2，每個倉有效容積為1 000 t左右。在洗煤廠產(chǎn)品倉建設(shè)期間，產(chǎn)品倉基底坐落處于隴東濕陷性黃土地質(zhì)分區(qū)，這種土受水浸濕后，土的骨架結(jié)構(gòu)迅速崩解破壞，產(chǎn)生嚴(yán)重的不均勻沉陷，因此濕陷性黃土地基上的建筑物、構(gòu)筑物，在使用過程中受到水的不同程度的浸濕，使地基產(chǎn)生不均勻下沉（陷），造成建筑物裂縫、傾斜或倒塌。產(chǎn)品倉工程基底落在（2-1）粉土層（Q3）上，該層承載力特征值為：Fak= 210 kPa，不能滿足產(chǎn)品倉基礎(chǔ)必須坐落在承載力不小于300 kPa砂巖層的設(shè)計要求。為了滿足該工程施工設(shè)計承載力及保證產(chǎn)品倉的安全使用，必須對地基進(jìn)行處理，進(jìn)行持力層轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)地基的承載力。

1 地基概況

山寨煤礦洗煤廠位于華亭縣策底鎮(zhèn)東側(cè)，該區(qū)屬于隴東濕陷性黃土地質(zhì)分區(qū)[1]，依據(jù)《甘肅省華亭煤業(yè)集團(tuán)山寨煤礦洗煤廠工程巖土工程勘察報告》，產(chǎn)品倉工程基底落在（2-1）層粉土上（Q3），該層為第2層粉質(zhì)黏土中的一個亞層。土質(zhì)為黃褐色，含砂粒、煤屑、有時夾雜砂巖碎塊，濕、密實、搖震反應(yīng)中等，無光澤反應(yīng)，低等干強(qiáng)度，低等韌性，工業(yè)場區(qū)普遍分布，厚度1.00～8.30 m，平均3.94 m，層底標(biāo)高1 528.00～1 557.70 m，平均1 538.77 m。層底埋深2.6～12.0 m，平均7.75 m。土工試驗指標(biāo)平均值如下：含水率W=20.9%，重度γ=19.3 kN/m3，孔隙比e=0.658，液性指數(shù)JL=0.46，壓縮模量Es=8.73 MPa，內(nèi)聚力C=3 kPa，內(nèi)摩擦角φ=29.4度。該層承載力特征值為Fak=210 kPa，不能滿足產(chǎn)品倉基礎(chǔ)必須坐落在承載力不小于300 kPa砂巖層的設(shè)計要求。

2 地基處理方案

根據(jù)探井測量，產(chǎn)品倉工程基底粉土層厚度在8 m左右，若全部開挖，其工程量較大，費(fèi)用高，更有可能引起基坑土體坍塌，造成施工困難，影響工期。經(jīng)調(diào)研土工合成材料基礎(chǔ)為淺層基礎(chǔ)，其主要是在土工合成材料上填以土、砂石料等構(gòu)成建筑物的地基，土工合成材料可以是單層，也可以是多層。通過對比分析論證，確定山寨煤礦產(chǎn)品倉地基處理方案采用土工筋帶和胞腔砂袋進(jìn)行持力層轉(zhuǎn)換技術(shù)。

2.1 方案基本參數(shù)

碎石土工墊層厚度為1 500 mm，墊層采取分層壓實并鋪設(shè)土工筋帶網(wǎng)和胞腔砂袋，分層厚度300 mm，見圖1，碎石土工筋帶墊層壓實系數(shù)c≥0.96，碎石土工筋帶墊層中碎石含量≥70%，中粗砂和粗石屑≤30%。土工筋帶網(wǎng)格規(guī)格為300 mm× 300 mm，網(wǎng)格接點(diǎn)用小木釘固定，當(dāng)平接時，其端頭搭接長度不得小于1 500～2 000 mm，搭接段也用木釘固定，且保證橫平豎直。土工筋帶到墊層邊緣必須回折，以保證筋帶受力協(xié)調(diào)，需要回折的長度≥2 500 mm，回折前順向用胞腔砂袋壓緊土工筋帶，首尾相接，順長排列，可設(shè)1～2排，回折后再壓1～2排胞腔砂袋?；臃秶酝獠捎迷瓲钔练謱踊靥詈粚?，壓實系數(shù)c≥0.94。基礎(chǔ)施工完畢后，立即采用原狀土分層回填夯實至平場地面標(biāo)高，壓實系數(shù)c≥0.94。

圖1 土工筋帶胞腔砂袋末端處理示意圖

2.1.1 土工筋帶

土工筋帶是目前國內(nèi)一種最新的土工建筑材料[3]，它具有拉伸強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好、耐腐蝕、抗老化等特性，已廣泛用于險坡防護(hù)、松軟地基處理、加筋土擋墻工程及一些高承載力的結(jié)構(gòu)中，是建筑行業(yè)中具有劃時代意義的新型材料。土工筋帶和胞腔砂袋融合在一起，用于地基處理可有效地分配荷載，防止地基變形，提高地基的穩(wěn)定性，承受更大的變荷。

本設(shè)計所用土工筋帶采用TG型復(fù)合土工筋帶，規(guī)格為50 mm×2.5 mm，抗拉強(qiáng)度T≥120 MPa，伸長率ε≤1.8%，質(zhì)量密度G=7.0～7.5 kg/m3。

2.1.2 胞腔砂袋

胞腔砂袋用水泥編織袋裝碎石墩實制成，裝料與墊層材料相同，配比為20～40 mm砂石占40%、30～50 mm砂石占40%、另加20%中粗砂，填料里有機(jī)雜質(zhì)含量必須小于5%、含泥量不得大于5%，編織袋裝容量為袋容量的2/3，并用尼龍繩于砂頂處將袋捆扎。砂袋橫截面近似呈橢圓形，設(shè)置時短軸向上，順長向首尾相接，使筋帶網(wǎng)格封閉，并使筋帶層相同受力。

3 施工工藝

工藝流程：清理平整基底→測量放線→現(xiàn)場材料檢測→鋪第1次胞腔砂袋碎石墊層→壓實→鋪第1層土工筋帶→端部處理、固定→鋪設(shè)第2層胞腔砂袋碎石墊層→壓實→鋪第2層土工筋帶→端部處理、固定→鋪第3層胞腔砂袋碎石墊層→壓實→鋪第3層土筋帶→端部處理、固定→面層砂石墊層→壓實找平→基礎(chǔ)施工。

1）下部胞腔砂袋層鋪設(shè)完畢后，進(jìn)行檢查、清理、平整，經(jīng)檢查符合要求后，鋪設(shè)第1層砂石墊層。砂石墊層中碎石含量≥70%，中粗砂石或碎石屑≤30%。砂石墊層鋪設(shè)完畢后，用8T壓路機(jī)反復(fù)碾壓密實[2]。

2）鋪設(shè)土工筋帶前，將砂石墊層上的棱角明顯的顆粒剔除并以中粗砂平整均勻。

3）土工筋帶鋪設(shè)時應(yīng)有一定的松緊度，先鋪縱向，再鋪橫向，縱橫向采用編制法進(jìn)行鋪設(shè)。鋪設(shè)時防止筋帶出現(xiàn)扭曲、褶皺等，并保持網(wǎng)格方正、平整，嚴(yán)禁強(qiáng)紫外線長時間暴曬。鋪設(shè)間距為雙向間距300 mm，網(wǎng)格接點(diǎn)用小木釘固定，當(dāng)平接時，其端頭搭接長度不得小于1 500～2 000 mm，搭接段也用木釘固定，且保證橫平豎直。土工筋帶到墊層邊緣必須回折，以保證筋帶受力協(xié)調(diào)，需要回折的長度≥2 500 mm，回折前順向用胞腔砂袋壓緊土工筋帶，首尾相接，順長排列，設(shè)一排回折后再壓一排。

4）施工時，應(yīng)控制砂石墊層的密實度，采用大容重法進(jìn)行分層檢測，壓實系數(shù)≥0.96。

5）基坑范圍以外采用原狀土分層回填并夯實，壓實系數(shù)λc≥0.94。

4 沉降觀測

為了確保安全施工及產(chǎn)品倉使用期間的安全，專業(yè)組在施工期間、首次裝料和卸料期間、產(chǎn)品倉正常使用期間均按照設(shè)計要求進(jìn)行了沉降觀測，沉降觀測結(jié)果如下：

從沉降觀測記錄表可以看出，產(chǎn)品倉在施工期間及竣工后一個月（首次裝料前）累計最大沉降量為17 mm，累計最小沉降量為12 mm，累計平均沉降量為14.5 mm。2013年空載一年其累計最大沉降量為6 mm，2014年3月20日首次裝煤，首次裝煤5日內(nèi)觀測最大沉降量為2 mm，首次裝煤后2014年一年累計最大沉降量為12 mm，累計最小沉降量為10 mm，累計平均沉降量為11 mm。通過2013年及2014年的沉降觀測，產(chǎn)品倉自投入使用以來累計最大沉降量為18 mm，累計最小沉降量為13 mm，累計平均沉降量為12 mm。表明產(chǎn)品倉沉降均勻且已基本處于穩(wěn)定階段，其地基承載力完全能夠滿足產(chǎn)品倉安全使用的要求。

5 結(jié)語

1）通過該項目的實施，為處理松軟黃土地基基礎(chǔ)積累了寶貴的經(jīng)驗。采用轉(zhuǎn)換持力層的方法，處理松軟黃土地基，不僅增強(qiáng)了地基承載力，而且有效的分配荷載防止地基變形，提高了地基的穩(wěn)定性，承受更大的變荷。同時減小了地基基坑開挖深度，避免了因地基基坑開挖過深可能引起的土體坍塌造成的安全隱患和施工困難，應(yīng)用取得成功。

2）土工筋帶和胞腔砂袋處理軟黃土地基施工方案效果顯著，具有施工工藝簡單、勞動效率高、建設(shè)工期短、勞動強(qiáng)度低、投資費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，社會效益明顯。

[1]吳邦穎.軟土地基處理[M].北京：中國鐵道出版社，1995.

[2]張新天.強(qiáng)夯法加固軟基的理論與工程應(yīng)用分析[J].北京建筑工程學(xué)院學(xué)報，2003，19（1）：55-59.

[3]蘇永平.土工筋帶砂礫墊層處理地基不均勻沉降的方法[J].山西建筑，2012，10（29）：109-110.

TU444

A

1673-1093（2015）03-0092-03

陳衛(wèi)東（1964），男，高級工程師，現(xiàn)任華亭煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心主任，從事煤礦基建設(shè)計、洗選加工、經(jīng)營管理工作。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.03.024

2014-12-19；

2015-01-01