强夯技术在冶金渣场地基中应用

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　　摘要：
　　本文在强夯技术的特点和应用范围的基础上，介绍了其在大型钢厂的冶金渣堆场地基处理中的应用，并取得了较好的经济效益。
　　关键词：强夯技术；冶金渣场；地基处理
　　强夯技术由于其具有设备简单、施工速度快、运用范围广、节约主材、效果显著等特点，在各类地基处理措施中，被认为是一种既经济又快捷的技术措施之一，因此在处理地基领域非常广泛，取得了较大的经济效益。
　　1 前言
　　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。
　　2 某钢铁公司渣场及建筑概况
　　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。
　　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1是试验场夯击工艺参数。试夯结果显示夯击能全部用于夯实土层，所选取的工艺参数是恰当的。
　　3 强夯加密效果检测
　　通常采用静载荷试验、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。
　　3.1 现场大体积的重力密度试验（5m以上）
　　（1）探坑显示，渣层剖面十分复杂；
　　（2）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）。
　　（3）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。
　　3.2 静荷载板试验
　　（1）使用1m2（3个）和0.5m2（1个）压板，进行夯前、夯后静荷载试验。
　　（2）图2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。夯前允许承载力一般为150kPa，夯后承载力可达到350kPa以上。
　　3.3 重型动力触探
　　（1）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2曲线。
　　（2）5m以上属硬壳层，触探值由2～4击升到夯后的8～12击；
　　（3）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2）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。
　　3.4 波速测试
　　（1）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。
　　（2）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。
　　（3）图3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%。
　　3.5 共振法测试渣土地基承载力
　　4 强夯试验小结
　　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。见图4。
　　在确定夯后容许承载力时取值偏于安全。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。
　　该钢铁厂已建成投产，且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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