大同煤矿四老沟选煤厂地基处理方案设计.pdf

2 0 1 7 年第 9 期 童撼蕉 斜技 1 6 3 大同煤矿四老沟选煤厂地基处理方案设计 王 斌 山东省煤田地质局第三勘探队，山东 泰安2 7 1 0 0 0 摘要 本文以四老沟选煤厂技改项 目为依托 ，论述 了该场 区岩 土工程勘 察要 点 ， 针对地基土不 能满足设计要 求的现状 ， 提 出 采用强夯、换填、C F G桩复合地基的处理方案，通过现场检测，证明了方案的可靠性，为类似工程提供 了经验。 关键词 技 术改造 工程勘察 地基 处理 中图分类号T U7 5 3 文献标识码 B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 5 2 8 0 1 ． 2 0 1 7 ． 0 9 ． 0 7 0 A De s i g n of f ou nda t i o n t r e a t m e n t s c h e m e i n Co al Pr e pa r a t i on Pl a n t Wa n g Bi n T h e Th i r d E x p l o r a t i o n T e a m o f S h a n d o n g P r o v i n c e B u r e a u o f C o a l fi e l d G e o l o g y ，S h a n d o n g T a i a n 2 7 1 0 0 0 Ab s t r a c t B a s e d o n t h e t e c h n i c a l i mp r o v e me n t p r o j e c t o f S i L a o G o u c o a l p r e p a r a t i o n p l a n t a s t h e b a s i s ， d i s c u s s e s t h e g e o t e c h n i c a l e n g i n e e r i n g fi e l d s u r v e y p o i n t s ， a c c o r d i n g t o t h e s i t u a t i o n t h a t t h e f o u n d a t i o n s o i l c a l l n o t me e t th e d e s i g n r e q u i r e me n t s， p u t f o r wa r d t h e p r o c e s s i n g me t h o d s o f c o mp a c t i o n ， fil l i n g ， CF G p i l e c o mp o s i t e f o u n d a t i o n ， t h r o u g h fi e l d t e s t ， i t i s p r o v e d t h a t t h e s c h e me i s r e l i a b l e a n d p r o v i d e s e x p e ri e n c e f o r s i mi l a r p r o j e c t s ． Ke y wo r d s t e c h n i c a l t r a ns f o r ma t i o n e n g i n e e ri n g I n v e s t i g a t i o n fou n d i o n t r e a t me n t 1 工程概 况 为满足生产运营需要，大同煤矿集团有限责任 公司煤炭洗选分公司委托山东省煤田地质局第三勘 探队对 四老沟选煤厂在原有老厂区及新建厂区进行 技改 ，改造项 目主要由原煤仓 、中煤仓 、筛分破碎 车间、主厂房、转载站和栈桥等。老厂区选煤厂内 场地较为平坦，标高介于 1 2 9 7 ． 7 1 ～ 1 2 8 9 ． 4 0 m之间， 最大高差为 8 ． 3 l m。新建场区内原为山体斜坡，西 高东低 ，北高南低，经场地平整后拟建场地较为平 坦 ，标高介于 1 3 0 7 ． 3 7 ～ 1 2 9 8 ． 0 6 m之间，最大高差为 9 _ 3 l m。两厂区地貌单元相同，属于山间冲洪积区。 2 工程勘察要点 2 ． 1 地质条件 建筑场地地基土主要由填土、黄土状土、砂土、 含砾石粉土、砂岩、煤组成，由上而下依次为① 层素填土黄褐色为主 ，松散，主要以回填粉土和 砾砂混合物为主；②层黄土状粉土 黄褐色 ，稍密， 含少量细砂和粗砂 ，局部含少量砾石 ，该层土具有 收稿 日期 2 0 1 7 0 4 1 8 作者简 介王斌 1 9 8 4 ． ，男，汉族 ，山 东泰安 人 ，工程师 。 2 0 1 0年至今工作 于山东省煤 田地质局 第三勘探 队。 湿陷性 ；③层粗砂 黄褐色，中密，颗粒级配差， 块石母岩成分以砂岩为主；④层含砾石粉土 黄褐 色，密实，局部呈中密状态，土质不均匀局部含少 量块石； ⑤层残积土以黄褐色、 灰黄色为主， 密实， 母岩成分为砂岩，泥质胶结，可见红色斑块；⑥层 强风化砂岩灰白色、密实，强风化呈粉砂岩状 ， 主要矿物成分为石英、长石 ，细粒结构，层状构造， 裂隙发育，岩心呈短柱状及碎块状 ，岩体完整程度 为较破碎 。 2 ． 2 水 文地 质 本区属海河流域，永定河水系，桑干河北岸之 口泉水系。口泉河在本场区南侧通过 ，平时以矿坑 排水补给为主，河床潜水位很深 ，是地表水补给地 下的渗透性河谷。勘察期间，场区在钻孔及探井深 度范围内未见地下水 ，不存在饱和土，故判断其土 层 为非液化性 土层 。 2 - 3 黄土湿陷性评价 项 目所在地所属黄土高原，需判定其湿陷性 ， 试验结果表明各组土样其湿陷系数均小于 0 ． 0 1 5 ， 不具湿陷性 ，故可知场地土大部分为非湿陷性黄土 状土。仅②层黄土状粉土和② ． I 层黄土状粉质黏土 局部为湿陷性黄土状土，属于 I 级 轻微 非 自重 湿陷性场地。 1 6 4 童 撼晨 斜技 2 0 1 7 年 第 9 期 2 ． 4 土 的腐蚀 性评 价 根据设计要求 ，需对建筑的基础埋深内土层进 行腐蚀性评价 ，选取涉及的土层土样进行腐蚀性分 析，地基土为稍湿的弱透水层，场地环境类型为Ⅲ 类。根据土试样腐蚀性分析成果综合判定本场地 土对混凝土结构具微侵蚀性 ，对钢筋混凝土结构中 的钢筋具微侵蚀性，土对钢结构具微侵蚀性。 2 ． 5 地 震 效应 根据场地土类型与场地覆盖层厚度等，建筑场 地类别综合确定为 Ⅱ类。设计特征周期值为 0 ． 3 5 s 。 选煤厂所属区域抗震设防烈度为 7 度 ，设计基本加 速度值为 0 ． 1 5 g ，设计地震分组为第一组。拟建场 地为抗震不利地段。 2 ． 6 场 地稳 定性 及适 宜性 评 价 整个选煤厂厂区存在采空区，该场区范围内进 行过专项采空区治理勘查工作。治理的采空区经论 证处理 ，达到基本稳定后 ，可基本适宜工程建设。 除采空区外，该场地 内未发现新近活动的断层。对 ①层素填土和① ． 1 层杂填土及非 自重湿陷性黄土进 行治理后，整个场地是稳定的，适宜本工程建设。 3 地基处理方案 实施 根据当地地层条件及工程经验实例 ，初步确定 地基处理方案为强夯、灰土换填及 C F G桩复合地 基对其进行处理。 3 ． 1 强夯 强夯法是反复将夯锤提到一定高度使其 自由落 下 ，利用重锤下落的冲击能对地基进行加固，提高 地基的承载力，降低地基的压缩性 ，改善地基性能。 强夯法具有适用土类广、设备简单、施工方便、节 省劳力、施工期短、节约材料、加固效果显著等优 点。 大部分区域表层存在 2 ～ 3 m杂填土，考虑到处 理的范围大 ，个别建筑的荷载不大，采用整体强夯 即可满足要求 ，因此将整个选煤厂先采用夯击能不 小于 6 0 0 0 k N． m的方式满夯 2 - 4遍，然后再 以低能 量 2 0 0 0 k N．m满夯 2遍。第一遍的夯点间距要大， 使得深层土得到加固，第二遍中间补插夯点。 强夯要注意两点 1 正式施工前，应在现 场有代表性的场地上选取 2 ～ 3 个试验区 ， 面积应至 少 2 0 2 0 m，进行试夯或试验性施工 ，以确定相应 的施工参数。并测出其每点最后夯沉量和区域总夯 沉量 ； 2 强夯时应在地基处理范围内先挖除拟 建建筑物基础埋深以上 1 ． 3 0 m 夯沉量暂按 1 ． 5 0 m 考虑 后，再 回填 0 ． 2 0 m碎石土进行强夯处理。夯 击点可按方形布置。 3 ． 2 换填法 老厂区存在既有建筑，整体强夯会对其产生不 利影响，因此采取灰土换填的方式进行地基处理， 换填建筑主要有浓缩车间及泵房、煤泥卸载点、单 位办公楼等 ，施工 中需要将基底下的杂填土和素填 土全部挖除，换填灰土到设计基底标高 ，灰土垫层 中的灰与土体积配合比例宜采用 3 7 ，土料宜用粉 质黏土，不得含有松软杂质 ，并应过筛，颗粒不得 大于 1 5 ra m；石灰宜采用新鲜的消石灰 ，颗粒不得 大于 5 m m。具体操作时，应采取分层碾压方式 ，并 取样进行检验 ，压实系数不小于 0 ． 9 5 。垫层厚度和 底面宽度应根据建筑物荷载要求，基础形式等参数 经计算确定。垫层施工完成后应进行承载力检验， 满足设计要求后方可进行上部结构施工。 3 _ 3 C F G桩复合地基 改造项 目中的大块处理车间、主厂房、中煤仓 、 矸石仓 、精煤仓等建筑物荷载大，部分建筑要求地 基 承 载力 达到 4 0 0 k P a以上 ，地 基 土又 多 为湿 陷性 粉土，厚度大，力学性质不均匀 ，部分基岩埋藏较 深，强夯及换填的处理方式不能满足要求 ，因此采 用 C F G桩相结合的复合地基方案进行地基处理。 方案选 择直 径为 4 0 0 m m 的水 泥粉煤 灰碎 石 桩 C F G， 桩距均 3 倍桩径，有效桩长大于等于 1 3 ． 5 m， 混凝土强度 C 2 5 。施工采用长螺旋钻孔 f 干 作业钻孔 ，管内泵压混合料灌注成桩，混合料塌 落度宜为 1 6 0 ～ 2 0 0 mm，水泥采用 3 2 ． 5级普通硅酸 盐水泥，施工桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于 0 ． 5 m， 当施工作业面高出桩顶设计标高较大时，应 增加混凝土灌注量。 在 C F G桩施工前，需将桩顶标高以下的杂填土 进行换填 ，根据现场实际情况，可将地面修成台阶 状，从下向上分层碾压，压实系数不小于 0 ． 9 7 。经 检测合格后 ，再进行 C F G施工。桩顶设 2 0 0 mm厚 粗砂或级配碎石褥垫层 ，垫层的检测采用静力压实 法，夯填度不应大于 0 ． 9 ，超出基础范围 3 0 0 mm。 4 结 论 通过 对选煤厂 技改项 目岩土勘察要 点 的阐述 ， 弄清楚了场区工程地质条件，针对不同建筑提出了 地基处理方案，并论证了施工过程及注意事项 ，也 为以后类似工程提供了经验。 下转第 1 6 7页 2 0 1 7年第 9期 娃茬 斜技 1 6 7 提高耕地质量，增加耕地产出率，促进农业结构调 整 ，增加农民收入 ，起到了很好的社会效益。同时 通过对项 目区进行综合整理 ，合理布局，使其农 、 林一体化 ，加快了农业产业结构调整 ，区内的田间 道路 、排水干沟布置防护林 ，提高植被覆盖率 ，降 低风害和水土流失，改善生态环境，促进和保持各 农业生态系统间的良性循环 ，调节区域小气候 ，使 生态环境趋于平衡，最大限度的为人民生产 、生活 提供 良好的空 间，具有 良好 的生态效益 。项 目区 耕地 面积共计 6 3 ． 7 5 h a ，其中未塌陷的耕地面积为 1 8 ． 6 2 h a ，塌陷地恢复成耕地的面积为 4 3 ． 8 9 h a ，新 增 1 ． 2 4 h a ， 。 通过土壤改良措施、 农 田水利设施建设， 经过几年耕种以后土地生产力可大幅度提高。项 目 区全部为稳产高产 田。经计算这部分耕地可增加的 净效益为 2 1 3 ．4 5 万元 ，具有很好的经济效益。 5 结论 本项 目实施所产生的社会效益是巨大的，生态 效益是明显的，经济效益是可观的，达到了社会效 益 、经济效益与生态效益的统一，符合土地复垦整 理 的 目标 。 【 参考书目 】 [ 1 ] 翟傲蕾 ． 济宁市任城 区采煤塌陷地治理规划与对 策探讨 [ J ] ． 中国经济与管理科学，2 0 0 8 8 ． [ 2] 山东省人民政府办公厅 ． 山东省采煤塌陷地综合 治理工作方案 鲁政办字2 0 1 5 ． 1 8 0号 [ z 】 ． 上接第 1 4 8页 式 中 一 保证输送带不离开侧托辊时最小的转弯半 径 ，m； 一 转弯段 输送的带张力最大值 ，N； 一 转弯终点处 输送带许用的张力值 ，N； 一 外侧 输送带与水平线之间的夹角。 由此可得出转弯半径为 R m a x { R， 2 ， } m ax{ 5 6 ．4 2 ， 3 8 7 ．6 3 ， 2 6 5 ．9 4 } ． 由上三种计算转弯半径可知 1 力平衡计算曲率半径 R 5 6 ． 4 2 m 6 0 m， 满足。 2输 送 带 的 容 许 应 力 计 算 曲 率 半 径 R ， 3 8 7 ． 6 3 m，不满足。 3输 送 带 不 离 开 侧 托 辊 计 算 曲率 半 径 R 2 6 5 ． 9 4 ，不满足。 参照 固定皮带机转弯半径计算 ，只要力的平 衡 计算 曲率 半径 满足，改变 固定模 式为 活动 模 式，即可打破 和 R 的不 满足变为满足 ，即 R 5 6 ． 4 2 m 6 0 m满足要求就可实现 6 0 m转弯半径。 3 应用前景展望 带式输送机水平转弯装置的设计与应用，紧密 结合矿井安全生产实际，具体很强的针对性、实用 性 和兼 容性 。采用 永磁 同步 电动机驱动及 变频控制 方式 ，节约了电费、提高了效率；特别是在减小带 式输送机转弯半径、提升 自动调节能力 ，适应各种 转弯半径方面的创新，能实现 3 0 。内水平转弯，效 果 良好 ，转弯平稳、运行可靠 ，不易卷边 ，工作效 率高，具有广阔的应用前景。 上接 第 1 6 4页 【 参考书目】 [ 1] 中 国建筑科 学研 究 院 ． 建 筑地基 处 理技 术规 范 J G J 7 9 2 0 1 2 [ S ] ． 北京 中国建筑 工业 出版社 ，201 2． [ 2] 龚晓南 ． 地基处理手册 [ M】 ． 北京中国建筑工业 出版 社 ．2 0 0 8 ． [ 3] 郑俊杰，张建平 ． C F G桩与石灰桩联合处理不均 匀地基 [ J ] ． 施 工技 术 ，2 0 0 0 93 1 3 2 ．