灰土挤密桩法在采煤沉陷区地基处理施工技术研究

灰土挤密桩法在采煤沉陷区地基处理施工技术研究

马小余 ,张兵 ,王杰  ,韦远佳

中国电建集团贵州工程有限公司  贵州贵阳 550003

一 摘要：

为积极落实“壮大清洁能源产业，推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源”的精神；深入贯彻习近平总书记提出的“坚持新发展理念，推动经济高质量发展”的重要指示，努力实现“30·60”双碳目标。本文结合具体工程实例，介绍了灰土挤密桩法在采煤沉陷区地基处理施工中的应用，分别阐述了施工设计及施工方法，为今后采煤沉陷区地基处理提供了指导。

二 关键词：采煤沉陷区  灰土挤密桩  湿陷性黄土

三 正文：

1 工程概况

三峡新能源府谷10万千瓦农光互补项目位于陕西省榆林市府谷县庙沟门镇境内，距离府谷县约50公里。场址范围为 E110°44′～E110°47′，N39°19′～N39°21′，海拔在 1130m-1350m 左右，场址范围采煤沉陷区地形较平坦，山坡区域地势起伏较大，场址临近国道 G336 大庙路公路，交通条件便利，项目容量为100MW ，配套新建一座110kV升压站，拟建建筑物为地上1层，框架结构，条型钢筋砼基础，主体结构设计使用年限为50年，结构安全等级为二级；抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第三组， 建筑场地类别为Ⅲ类，属回填土场地，乙丙类建(构)筑物。

2 工程地质

2.1 地基土湿陷性

根据岩土工程勘察报告，站址范围均为原露天煤矿采煤回填  (堆渣)区，为自重湿陷场地，湿陷等级为Ⅲ级(严重),湿陷深度为填土深度；地形较平坦，地基土为软弱土，存在地面沉降的可能，场地稳定性差。

2.2 地层资料

根据现场勘探揭露的地层资料，拟建场地范围内地基土主要地层可分为1个主层，细分成2个亚层：人工填土层(①1层)、人工填土层(①2层)。其特征描述见表1,地层统计见表2。

表1 地基土特征一览表

表2 地层统计表

2.3 地下水情况

地下水类型主要为第四系潜水和基岩裂隙水，勘探过程中，未揭露到地下水位，推测地下水埋深大于50m,可不考虑地下水对工程的影响；

2.4 场地土腐蚀性评价

地基土对混凝土及混凝土结构具微腐蚀性；对钢筋混凝土中的钢筋具微腐蚀性；地基土对钢结构具微腐蚀性。

3 施工设计方案

依据本工程地质岩土勘察报告，为消除地基土的湿陷性，提高地基承载力，地基处理采用灰土挤密桩法进行处理：挤密桩长15600mm，桩孔直径均为560mm,桩中心距均为1000mm及1300mm,排距均为866mm及1126mm,均为等边三角形布置；灰土桩施工工艺采用沉管静压成孔重锤夯扩挤密法，施工由外向内进行隔行、隔孔跳打，桩基成孔后，用不小于3.0t重锤对准孔心夯击孔底，夯击次数不低于5次，直至出现清脆声响后用3:7灰土进行桩身夯填。桩身填料的平均压实系数不应小于0.97,桩间土的平均挤密系数不应小于0.93。灰土挤密桩处理范围内的复合地基承载力特征值不得低于180KPa、挤密桩应先施工到打桩面标高,待施工完毕后再人工破桩头至桩顶设计标高,再用500厚3:7灰土回填至基础垫层底。

4 施工方法

4.1 场地平整。施工前，首先对场地进行清理整平，保证清理厚度，使施工基础面高程达到设计要求。并对施工范围内的坑穴进行回填处理，使之达到设计要求。

4.2 测量放线。绘出施工桩位平面布置图，用全站仪放出每个单元工程轴线，做好轴线控制点，按桩间距及排距等边三角形布置桩位，桩位点用白灰眼确定，测量桩位点高程。

4.3 挤密成孔。打桩机就位后，使沉管尖对准桩位，调平扩桩机架，使桩管保持垂直，用线锤吊线检查桩管垂直度。开始时轻击慢沉，待桩管稳定后再按正常速度沉管，达到设计孔深后缓慢拔出沉管即成桩孔。在成孔过程中，如土质较硬且均匀，可一次性成孔达到设计深度，如中间夹有软弱层，需反复几次才能达到设计深度。对地基含水量较大的地方，桩管拔出后，会出现缩孔现象，以致桩孔深度或孔径不够。对孔深不够的孔，可采取超深成孔的方式确保孔深；对孔径不够的孔，可采用洛阳铲进行扩孔，扩孔后及时夯填石灰土。

4.4 桩孔夯填。首先对土和消解后的石灰分别过筛，然后按灰土体积比3∶7进行配料拌和，桩料质量根据击实实验的最大干密度和最优含水量控制。然后将搅拌均匀的桩料填入孔内，用锤机夯实；施工中，做好填料和夯实记录。

4.5 表层处理。桩基施工检验合格后，按设计要求将桩顶600mm虚桩挖除后立即铺设500mm厚的3：7灰土褥垫层，灰土铺设厚度为每层约250mm,压实系数不小于0.95。经检测达到设计规定压实度标准后方可进行后续施工。

5 施工中可能出现的问题和处理方法：

5.1 夯打时桩孔内有渗水、涌水、积水现象可将孔内水排出地表，或将水下部分改为混凝土桩或碎石桩，水上部分仍为土（或灰土、二灰）桩。

5.2 沉管成孔过程中遇障碍物时可采取以下措施处理：

1）用洛阳铲探查并挖除障碍物，也可在其上面或四周适当增加桩数，以弥补局部处理深度的不足，或从结构上采取适当措施进行弥补。

2）对未填实的坑洞、地道等面积不大，挖除不便时，可将桩打穿通过，并在此范围内增加桩数，或从结构上采取适当措施进行弥补。

5.3 夯打时造成缩径、堵塞、挤密成孔困难、孔壁橱塌等情况，可采取以下措施处理：

1）当含水量过大缩径比较严重时，可向孔内填干砂、生石灰块、碎砖碴、干水泥、粉煤灰；如含水量过小，可预先浸水，使之达到或接近最优含水量。

2）遵守成孔顺序，由外向里间隔进行（硬土由里向外）。

3）施工中宜打一孔，填一孔，或隔几个桩位跳打开实。

4）合理控制桩的有效挤密范围。

6 灰土挤密桩法实体评价

三峡新能源府谷10万千瓦农光互补项目110kV升压站灰土挤密桩复合地基试桩检测综合分析，得出如下结论：

6.1 复合地基静载荷试验

该场地灰土挤密桩复合地基试桩承载力特征值可取为180kPa,满足设计要求。

6.2 探井试验

1)所开挖的5口探井中桩身灰土压实系数介于0.97～0.99之间，平均压实系数均不小于0.97。

2)所开挖的5口探井中桩间土挤密系数介于0.93～0.95之间，平均挤密系数均不小于0.93,满足设计要求。

3)地基经处理后桩间土处理范围内的湿陷性已消除。

7 结语

采用灰土挤密桩法处理采煤沉陷区湿陷性黄土既消除了被处理土的湿陷性，又提高了地基承载力，防止基础及结构出现大幅度沉降、干裂、倾斜，保证了工程的安全性。对以农光互补、林光互补等多样光伏发电站开发模式，推进矿区生态治理，缓解光伏电站用地矛盾，为绿色低碳转型、生态保护补偿、振兴美丽乡村的共同发展提供了良好示范。

参考文献：

[1]《电力工程地基处理技术规程》 DL/T5024-2005

[2]《挤密桩法处理地基技术规范》 J10788-2006

[3]《湿陷性黄土地区建筑标准》  GB50025-2018

[4] 三峡新能源府谷10万千瓦农光互补项目110kV升压站工程地质勘察报告