高能級強夯加固山區(qū)回填地基普光氣田凈化廠強夯處理工程

職稱評定論文8000kN..m能級強夯在在普光氣田凈凈化廠西區(qū)120萬平方米米山區(qū)非均勻勻回填地基處處理工程中的的應用單位：中國國化學工程重重型機械化公公司姓名：黎龍龍云日期：二〇〇〇八年十月月PAGE10職稱評定論文8000kN..m能級強夯在在普光氣田凈凈化廠西區(qū)120萬平方米米山區(qū)非均勻勻回填地基處處理工程中的的應用黎龍云一、工程概況中國石油化工股股份有限公司司中原油田分分公司普光氣氣田凈化廠是是國家重點工工程項目，川川氣東送工程程的重要項目目。廠址位于于四川省宣漢漢縣普光鎮(zhèn)銅銅坎村（趙家家壩），在普普光鎮(zhèn)西南約約2.5公里，正南南距宣漢縣約約20公里，西距210國道約20公里，交通通便利，介于于北緯31°06′08″～31°49′57″、東經(jīng)107°222′29″～108°332′47″。普光氣田田是目前國內(nèi)內(nèi)繼中石油羅羅家寨大型高高含硫天然氣氣之后的又一一重大發(fā)現(xiàn)，預預計2008年探明天然然氣地質(zhì)儲量量2100××108m3。動用地質(zhì)質(zhì)儲量1500××108m3，凈化廠建建成后生產(chǎn)能能力為年產(chǎn)150×1108m3天然氣。普光氣田天然氣氣凈化廠原廠廠址（東區(qū)）2006年已經(jīng)按原原設計方案平平整場地并對對填土層進行行了強夯加固固處理。西區(qū)區(qū)是在原計劃劃凈化廠（東東區(qū)）的基礎礎上，將規(guī)模模向西擴大一一倍，西擴區(qū)區(qū)域南北長約約800米，東西長長約900米。本工程程要對東區(qū)有有變化的區(qū)域域和西區(qū)的填填方區(qū)，在回回填的過程中中對填土層進進行強夯加固固處理，以提提高其密實度度。項目地基處理工工程由中國建建筑西南勘察察設計研究院院設計，西區(qū)區(qū)填方區(qū)分5層進行強夯夯施工：350m標高層、358m標高層、366m標高層、374m標高層和380m標高層，強強夯能級90%以上為8000kkN.m，填方厚度度較小的區(qū)域域采用4000kkN.m和3000kkN.m能級，五層層強夯地基處處理施工總面面積為12125501.499m2。經(jīng)過招投投標，強夯施施工由六家施施工單位共同同完成，本文文介紹中國化化學工程重型型機械化公司司在本工程中中的施工概況況及其施工區(qū)區(qū)的檢測情況況。二、工程地質(zhì)條條件1.地形地貌擬建場地位于四四川盆地東部部，大巴山南南坡前山帶，屬屬盆地邊緣低低山－丘陵區(qū)區(qū)，構(gòu)造剝蝕蝕地形，地形形起伏較大，地地貌屬低山峽峽谷區(qū)。場區(qū)區(qū)內(nèi)總體地勢勢北高南低，北北部是低矮山山丘，南部小小河從場地南南側(cè)流過。場場地西、北、東東三面屬低山山丘陵，山頂頂海拔在450～500m之間，山丘丘相對高差在在60～150m之間，自然然坡度在20～30度之間。2.地層結(jié)構(gòu)及及巖性特征勘察過程中場區(qū)區(qū)范圍內(nèi)出露露地層主要為為侏羅系中統(tǒng)統(tǒng)上沙溪廟組組泥巖、砂巖巖和砂質(zhì)泥巖巖等，第四系系松散層則以以殘坡積層、坡坡積層、沖洪洪積層和人工工填土為主。從從上至下分述述如下：1．填土層（Q4ml）:雜色，主要要由粘性土組組成，含少量量碎塊石及有有機質(zhì)，層厚厚在0.8～4m之間，主要要分布于村落落附近。2．粉質(zhì)粘土土層（Q4pd）：褐色色，流塑，飽飽和，主要由由粘粒和粉粒粒組成，含植植物根及有機機質(zhì)，斷續(xù)分分布于山谷之之間的水田、水水塘中，層厚厚在0.3～1.9m之間。2-1．粉質(zhì)質(zhì)粘土層（Q4el+ddl）：褐色色，軟塑，濕濕，主要由粘粘粒和粉粒組組成，含少量量碎石，植物物根及有機質(zhì)質(zhì)，主要分布布于山間谷地地中，層厚在在0.14～6.0m之間。2-2．粉質(zhì)質(zhì)粘土層（Q4al+ppl）：為第第四系沖洪積積形成，褐色色，可塑，稍稍濕，主要由由粘粒和粉粒粒組成，含少少量碎石，主主要分布于山山間谷地中，層層厚在0.2～10.5m之間。3．細砂（QQ4al+ppl）：灰色色，松散～稍稍密實，稍濕濕～濕，主要要由長石、石石英組成，含含少量粘粒，呈呈透鏡狀分布布，主要分布布于河谷階地地，層厚在0.9～10.2m之間。4．角礫（QQ4al+ppl）：呈透透鏡狀分布，層層厚在0.8～1.9m之間。5．泥巖、砂砂質(zhì)泥巖層（J2s）：為軟質(zhì)質(zhì)巖石。侏羅羅系中統(tǒng)上沙沙溪廟組，巖巖層產(chǎn)狀為156∠55度，巖層節(jié)節(jié)理裂隙不發(fā)發(fā)育，棕紅色色，薄至中厚厚層狀，塊狀狀構(gòu)造，泥質(zhì)質(zhì)膠結(jié)。根據(jù)風化特征，將將該層分為全全風化層（r3）、強風化化層（r2）、中等風風化層（r1）和未風化化層。6．砂巖層（J2s）：為硬硬質(zhì)巖石。侏侏羅系中統(tǒng)上上沙溪廟組，巖巖層產(chǎn)狀為156∠55度，巖層節(jié)節(jié)理裂隙不發(fā)發(fā)育，細粒結(jié)結(jié)構(gòu)，鈣泥質(zhì)質(zhì)膠結(jié)，薄～～中厚至巨厚厚層狀構(gòu)造，錘錘擊聲脆，難難擊碎，回彈彈大，風化物物呈砂粒狀。根據(jù)風化特征，將將該層分為全全風化層（r3）、強風化化層（r2）、中等風風化層（r1）和未風化化層。三、強夯設計方方案及施工參參數(shù)的確定1.本工程地基基處理方案因因有凈化廠東東區(qū)強夯處理理的成功經(jīng)驗驗，建設單位位結(jié)合現(xiàn)場實實際情況，經(jīng)經(jīng)過在工期、建建設投資、質(zhì)質(zhì)量保障等各各個方面的綜綜合對比，決決定西區(qū)地基基處理方案仍仍然采用強夯夯工藝。2.設計院初步步設計的8000kNN.m能級強夯施工工參數(shù)：（1）350mm標高層后巴河河區(qū)強夯：強強夯能級80000kN..m，主夯點6米正三角形形布置，分兩兩遍進行，每每點10-14擊，以最后后兩擊平均夯夯沉量≤150mm控制，若不不滿足適當增增加擊數(shù)；兩兩遍點夯后用用2000kNN.m能級滿夯一一遍，3擊，夯印搭搭接1/3，不得留有有空白。（2）358mm標高層、366m標高層、374m標高層和380m標高層強夯夯：主夯能級級8000kNN.m，主夯點8m×8m正方形布置置，分兩遍進進行，第二遍遍在第一遍四四個主夯點中中間插點，每每點10-14擊，以最后后兩擊平均夯夯沉量≤150mm控制，若不不滿足適當增增加擊數(shù)；兩兩遍主夯后在在第一遍或第第二遍相鄰兩兩個主夯點中中間插點施工工加固夯，能能級40000kN.m，以最后兩兩擊平均夯沉沉量≤100mm控制，若不不滿足適當增增加擊數(shù)；加加固夯后用22000kNN.m能級滿夯兩兩遍，3-4擊，夯印搭搭接1/3，不得留有有空白。（3）地基處理理后要求新填填土層的壓實實系數(shù)應不小小于0.97，并且地基基承載力特征征值不小于200kPPa，壓縮模量量不小于12Mpa。3.試夯及最終終施工參數(shù)的的確定建設單位安排了了其他施工單單位于2008年1-2月在后巴河河區(qū)350m標高層進行行試驗性施工工，并于施工工結(jié)束2周后進行了了科學嚴格的的檢測，根據(jù)據(jù)檢測結(jié)果，結(jié)結(jié)合現(xiàn)場實際際情況及東區(qū)區(qū)的施工經(jīng)驗驗，最終確定定了大面積強強夯施工80000kN..m能級強夯施施工參數(shù)：350m-3880m標高層：強強夯能級80000kN..m，主夯點6米正三角形形布置，分兩兩遍進行，每每點10-14擊，以最后后兩擊平均夯夯沉量≤150mm控制，若不不滿足適當增增加擊數(shù)；兩兩遍點夯后用用2000kNN.m能級滿夯一一遍，3擊，夯印搭搭接1/3，不得留有有空白。且點點夯施工時，夯夯坑周圍不應應發(fā)生過大隆隆起，不因夯夯坑過深而發(fā)發(fā)生提錘困難難。夯點布置置如圖所示：：四、工程實施概概況1.施工組織根據(jù)工程規(guī)模大大、工期短、地地基處理難度度大的特點，中中國化學工程程重型機械化化公司成立了了項目經(jīng)理部部，對工程實實施項目法管管理。項目經(jīng)經(jīng)理部由項目目經(jīng)理、項目目副經(jīng)理、HSE經(jīng)理、項目目技術(shù)負責人人、安全組、質(zhì)質(zhì)檢組、施工工組、技術(shù)組組、設備管理理組等組成，共共投入施工人人員100人左右。強強夯合同施工工面積23萬平方米，計計劃工期167天。2.施工機械設設備及材料投入本工程的主主要施工機械械設備包括5臺W200A履帶式起重重機，2臺W1101履帶吊車，1臺QU25履帶式起重重機，1臺山推SD16推土機，1臺KATO4400E汽車式起重重機，17.8TT-43.88T夯錘，輕、重重型龍門架，自自動脫鉤器，全全站儀、經(jīng)緯緯儀、水準儀儀及其它機械械設備。強夯夯施工主要消消耗油料、設設備配件和鋼鋼絲繩。3.施工工藝本工程80000kN.m能級強夯施施工工藝流程程為：場地平平整→測量放線→第一遍80000kN.m主夯→夯坑回填，場場地平整→測量放線→第二遍80000kN.m主夯→夯坑回填，場場地平整→測量放線→第三遍20000kN.m滿夯→場地平整，高高程測量→交付檢測→檢測→驗收。4.質(zhì)量控制標標準強夯地基質(zhì)量檢檢驗標準見下下表：項序檢查項目允許偏差或允許許值檢查方法單位數(shù)值主控項目1地基強度設計要求按規(guī)定方法2地基承載力設計要求按規(guī)定方法一般項目1夯錘落距mm±300鋼索設標志2錘重kg±100稱重3夯擊遍數(shù)及順序序設計要求計數(shù)法4夯點間距mm±500用鋼尺量5夯擊范圍(超出出基礎范圍距距離)設計要求用鋼尺量6前后兩遍間歇時時間設計要求五、強夯地基處處理檢測手段段本工程的檢測綜綜合采用了平平板靜載荷試試驗、超重型型動力觸探、鉆鉆探、大容重重試驗、室內(nèi)內(nèi)土工試驗、物物探等多種手手段對檢測資資料進行了對對比驗證，這這里著重介紹紹以下三種檢檢測手段：1．靜載荷試驗驗先將試驗點位置置向下開挖約約一定深度，并并找平，在其其上鋪設100～150mm中粗砂，壓壓實、再鋪設設正方形鋼板板（承壓板）并并堆載。主梁梁與承壓板之之間采用500T油壓千斤頂頂加、卸載，在在承壓板上對對稱安置六只只自動位移計計，記錄承壓壓板在要求荷荷載作用下的的沉降量（現(xiàn)現(xiàn)場試驗裝置置示意圖如下下）。2.動力觸探探試驗動力觸探是利用用一定落錘的的能量，將與與觸探桿相連連的圓錐形探探頭打入土層層，根據(jù)打入入的難易程度度（貫入度）得得到每打入一一定深度所需需的錘擊數(shù)，以以此判定地基基土的工程特特性(密實度,均勻性及預預估承載力)。本工程檢測采用用超重型動力力觸探試驗（N120），試驗時時，依次記錄錄每打入10cm的錘擊數(shù)。若若10cm擊數(shù)超過50擊，可終止止。記錄格式式為N=50擊／實際貫貫入深度（厘厘米）。N120動探擊數(shù)與與承載力特征征值的關(guān)系可可參考《工程程地質(zhì)手冊》中中碎石土N120與承載力特特征值fk的關(guān)系表：：N120擊數(shù)34568101214≥16fk（kpa）250300400500640720800850900試驗裝置圖如下下：3．物探（瑞雷雷波試驗）瑞雷波法是一種種利用瑞雷波波的運動學特特征和動力學學特征來進行行工程質(zhì)量檢檢測及工程地地質(zhì)勘察的地地球物理檢測測方法，通過過地面瞬態(tài)瑞瑞雷波測試與與N120動力觸觸探和靜載荷荷試驗進行對對比、驗證，掌掌握地基承載載力分布情況況、地基均勻勻性以及強夯夯加固深度、影影響深度范圍圍等。本工程選用的是是瞬態(tài)瑞雷波波法，該法是是在激振時產(chǎn)產(chǎn)生一定頻率率范圍內(nèi)的瑞瑞雷波，并以以復頻形式傳傳播?，F(xiàn)場采采用縱排列接接收瑞雷波，通通過現(xiàn)場試驗驗，根據(jù)場地地情況，選擇擇合適的工作作的偏移距、道道間距、記錄錄長度、采集集間隔等參數(shù)數(shù)。測試原理簡圖如如下：六、檢測結(jié)果1.靜載荷試驗驗本工程靜載荷試試驗按不同施施工層分別進進行，并按要要求在原狀土土區(qū)域不超過過1500㎡布置一個個測點，重疊疊區(qū)域不超過過3000㎡布置一個個測點，試驗驗分8級進行，每每級加載量約約為50kPa。最大加載載量為地基設設計承載力特特征值的2倍，即400kPaa（4800KKN），其平板板上堆載荷載載大于4800kkN。靜載荷試驗共做做9㎡壓板試驗驗點23個，12㎡壓板試驗驗點57個。其中9㎡壓板各試試驗點最大試試驗荷載均為為3600kkN（400kPPa），地基最最大沉降為18.922mm-334.77mmm，各試驗點p-s曲線上未出出現(xiàn)明顯的拐拐點，按地基基承載力特征征值的確定方方法，9㎡壓板試驗驗區(qū)地基承載載力特征值不不小于200kPPa。12㎡各測點最最大試驗荷載載均為4800kkN(4000kPa),,地基最大沉沉降為11.444mm-277.23mmm，200kPPa壓力對應的的壓板沉降為為8.48mmm-14..82mm。各測點p-s曲線上未出出現(xiàn)明顯的拐拐點，按地基基承載力特征征值的確定方方法，12㎡壓板試驗驗區(qū)地基承載載力特征值不不小于200kPPa，滿足設計計要求。根據(jù)實際情況和和以往經(jīng)驗得得出回填土壓壓縮模量在14Mpaa-18Mppa，滿足設計計要求。2．超重型動力力觸探本工程頂層和底底層每300m2布置一個觸觸探檢測點，重重疊部分每600m2布置一個觸觸探檢測點，共共布置453個檢測點。剔剔除異常值后后依據(jù)《巖土土工程勘察規(guī)規(guī)范》（GB500021-20001）對試驗錘錘擊數(shù)進行桿桿長修正，各各層面修正后后統(tǒng)計得到的的（N120）錘擊數(shù)平均均值均大于4擊，錘擊數(shù)數(shù)均勻且較高高，可見天然然原狀土和回回填土層經(jīng)強強夯處理后力力學性質(zhì)明顯顯提高，承載載力滿足要求求。3.物探本工程每層標高高強夯完成后后，標段內(nèi)布布置不少于一一條測線進行行地面瞬態(tài)瑞瑞雷波及地質(zhì)質(zhì)雷達測試，測測線與N120動力觸觸探和靜載荷荷試驗點重合合，以便地面面瞬態(tài)瑞雷波波測試與N120動力觸觸探和靜載荷荷試驗進行對對比、驗證。測測線布置在重重要的建（構(gòu)構(gòu)）筑物區(qū)域域。（1）瑞雷波試試驗：根據(jù)面面波速度與介介質(zhì)的橫波速速度可以直接接換算(Vs≈1.11VVr,Vs::橫波波速；Vr:面波波速)，通過多年年來國內(nèi)外有有關(guān)單位的研研究，證實Vs與土層的標標準貫入度N63.5、變形模量E0及土層容許許承載力fak等有相關(guān)關(guān)關(guān)系，根椐椐相關(guān)資料，面面波波速300m//s相應的N63.5達到30～40擊左右，強強夯加固土層層達到了密實實程度，E0值達到25～30MPa，fak達到240～330kPPa。從檢測結(jié)結(jié)果分析，深深度超1米以后，面面波速度值基基本超過300mm/s，表明強夯夯地基效果顯顯著。頻散曲曲線反映的地地層情況基本本上與動探結(jié)結(jié)果吻合。（2）地質(zhì)雷達達：地質(zhì)雷達達檢測結(jié)果表表明：雷達反反射波組能量量均勻，呈水水平分布，反反映場地地基基土經(jīng)強夯后后整體密實度度明顯提高，密密實度均勻性性較好，沒有有發(fā)現(xiàn)強夯較較大不密實層層或漏夯區(qū)，強強夯效果較好好，滿足設計計要求。七、工程總結(jié)1.中國石油油化工股份有有限公司中原原油田分公司司普光氣田凈凈化廠工程是是國家重點建建設工程，西西區(qū)120萬平方米強強夯地基加固固效果顯著，經(jīng)經(jīng)濟和社會效效益突出，是是國內(nèi)大型工工程項目地基基處理的成功功實例之一。2.2006年年普光氣田凈凈化廠東區(qū)強強夯施工結(jié)束束后，對施工工區(qū)進行了靜靜載荷試驗和和動力觸探試試驗。靜載荷荷試驗結(jié)果表表明經(jīng)強夯處處理后回填土土層承載力顯顯著提高，效效果明顯，但但標準貫入度度試驗顯示少少數(shù)測點在一一定深度錘擊擊數(shù)異常偏高高，且變化特特別大，地基基局部存在不不均勻性，初初步推測可能能是由于回填填過程中填進進了較大粒徑徑的石料，測測點正好位于于石料上方，下下探遇到石料料，致使錘擊擊數(shù)異常偏高高，穿過石料料后因強夯的的能量無法破破壞大粒徑石石料，石料下下方存在空隙隙，回填土加加固效果不好好，使錘擊數(shù)數(shù)突然又大幅幅降低。在2007年東區(qū)樁基基施工過程中中也出現(xiàn)了少少數(shù)樁位局部部深度范圍內(nèi)內(nèi)鉆進困難，漏漏漿等情況，驗驗證了回填土土層中存在大大粒徑填料的的推測。因此，在山區(qū)開開山回填強夯夯地基處理過過程中，應嚴嚴格控制回填填料的粒徑，使使其級配均勻勻，否則，易易產(chǎn)生強夯后后地基不均勻勻的情況，影影響工程質(zhì)量量。3．西擴區(qū)內(nèi)原原有一條河流流從場地東西西向彎彎曲曲曲的流過，西西擴方案確定定后，將河流流進行了改道道，使其從場場外南面通過過，這樣，原原河道經(jīng)排水水、清淤，再再回填2-4米開山石后后就形成了底底層350m標高層強夯夯區(qū)?？紤]到河道已存存在了很長時時間，流域水水系發(fā)育，不不能將水排盡盡，根據(jù)現(xiàn)場場實際，設計計院出具了以以下方案：回回填過程中，沿沿河道每50m用沙袋和卵卵石設置一個個豎向排水井井，主夯過后后，再開挖橫橫截面3×5m的溝槽，溝溝底和側(cè)壁鋪鋪設土工布，回回填卵石形成成排水盲溝，將將豎向排水井井連通，形成成排水通道，盲盲溝表面用土土工布覆蓋后后進行上一層層回填。豎向向排水井從底底層一直貫通通到頂層，每每層均設置盲盲溝，所有山山溝均做上述述排水系統(tǒng)。經(jīng)經(jīng)檢測表明，地地下水位在全全場施工完成成后，沒有明明顯上升，排排水系統(tǒng)效果果明顯，是一一個成功的實實例。4．本工程在回回填之前，先先將溝側(cè)山坡坡表面植被、雜雜草清除干凈凈，用挖掘機機沿山坡做了了高、寬均為為1米的臺階，然然后進行回填填，使強夯處處理后填、挖挖方區(qū)能夠良良好銜接，增增加了填挖交交界處的抗滑滑穩(wěn)定性，這這也是類似工工程值得借鑒鑒的經(jīng)驗。5．實際工程中中，土體的含含水量是決定定強