洗煤厂产品仓湿陷性黄土地基处理方法

陈卫东，何如成，刘 雪

（华亭煤业集团有限责任公司技术中心，甘肃 华亭 744100）

洗煤厂产品仓湿陷性黄土地基处理方法

陈卫东，何如成，刘 雪

（华亭煤业集团有限责任公司技术中心，甘肃 华亭 744100）

针对山寨煤矿洗煤厂产品仓基底坐落于陇东湿陷性黄土地层的实际现状——本地层不能满足工程承载力的设计要求，必须进行持力层转换，增强地基的承载力，探讨了该项目产品仓地基处理方案，经现场研究论证，结合实际提出采用土工筋带和胞腔砂袋处理软黄土地基方案，并具体阐述了施工工艺，经后期沉降观测表明，该处理方法具有良好的处理效果，值得推广应用。

土工筋带；胞腔砂袋；地基处理

0 引言

山寨煤矿为华亭煤业集团公司生产矿井之一，生产能力240万t/a，2012年配套建设同等能力的洗煤厂。洗煤厂设计产品仓5个净径φ10 m圆筒仓，占地基面积7 296 m2，每个仓有效容积为1 000 t左右。在洗煤厂产品仓建设期间，产品仓基底坐落处于陇东湿陷性黄土地质分区，这种土受水浸湿后，土的骨架结构迅速崩解破坏，产生严重的不均匀沉陷，因此湿陷性黄土地基上的建筑物、构筑物，在使用过程中受到水的不同程度的浸湿，使地基产生不均匀下沉（陷），造成建筑物裂缝、倾斜或倒塌。产品仓工程基底落在（2-1）粉土层（Q3）上，该层承载力特征值为：Fak= 210 kPa，不能满足产品仓基础必须坐落在承载力不小于300 kPa砂岩层的设计要求。为了满足该工程施工设计承载力及保证产品仓的安全使用，必须对地基进行处理，进行持力层转换，增强地基的承载力。

1 地基概况

山寨煤矿洗煤厂位于华亭县策底镇东侧，该区属于陇东湿陷性黄土地质分区[1]，依据《甘肃省华亭煤业集团山寨煤矿洗煤厂工程岩土工程勘察报告》，产品仓工程基底落在（2-1）层粉土上（Q3），该层为第2层粉质黏土中的一个亚层。土质为黄褐色，含砂粒、煤屑、有时夹杂砂岩碎块，湿、密实、摇震反应中等，无光泽反应，低等干强度，低等韧性，工业场区普遍分布，厚度1.00～8.30 m，平均3.94 m，层底标高1 528.00～1 557.70 m，平均1 538.77 m。层底埋深2.6～12.0 m，平均7.75 m。土工试验指标平均值如下：含水率W=20.9%，重度γ=19.3 kN/m3，孔隙比e=0.658，液性指数JL=0.46，压缩模量Es=8.73 MPa，内聚力C=3 kPa，内摩擦角φ=29.4度。该层承载力特征值为Fak=210 kPa，不能满足产品仓基础必须坐落在承载力不小于300 kPa砂岩层的设计要求。

2 地基处理方案

根据探井测量，产品仓工程基底粉土层厚度在8 m左右，若全部开挖，其工程量较大，费用高，更有可能引起基坑土体坍塌，造成施工困难，影响工期。经调研土工合成材料基础为浅层基础，其主要是在土工合成材料上填以土、砂石料等构成建筑物的地基，土工合成材料可以是单层，也可以是多层。通过对比分析论证，确定山寨煤矿产品仓地基处理方案采用土工筋带和胞腔砂袋进行持力层转换技术。

2.1 方案基本参数

碎石土工垫层厚度为1 500 mm，垫层采取分层压实并铺设土工筋带网和胞腔砂袋，分层厚度300 mm，见图1，碎石土工筋带垫层压实系数c≥0.96，碎石土工筋带垫层中碎石含量≥70%，中粗砂和粗石屑≤30%。土工筋带网格规格为300 mm× 300 mm，网格接点用小木钉固定，当平接时，其端头搭接长度不得小于1 500～2 000 mm，搭接段也用木钉固定，且保证横平竖直。土工筋带到垫层边缘必须回折，以保证筋带受力协调，需要回折的长度≥2 500 mm，回折前顺向用胞腔砂袋压紧土工筋带，首尾相接，顺长排列，可设1～2排，回折后再压1～2排胞腔砂袋。基坑范围以外采用原状土分层回填夯实，压实系数c≥0.94。基础施工完毕后，立即采用原状土分层回填夯实至平场地面标高，压实系数c≥0.94。

图1 土工筋带胞腔砂袋末端处理示意图

2.1.1 土工筋带

土工筋带是目前国内一种最新的土工建筑材料[3]，它具有拉伸强度高、尺寸稳定性好、耐腐蚀、抗老化等特性，已广泛用于险坡防护、松软地基处理、加筋土挡墙工程及一些高承载力的结构中，是建筑行业中具有划时代意义的新型材料。土工筋带和胞腔砂袋融合在一起，用于地基处理可有效地分配荷载，防止地基变形，提高地基的稳定性，承受更大的变荷。

本设计所用土工筋带采用TG型复合土工筋带，规格为50 mm×2.5 mm，抗拉强度T≥120 MPa，伸长率ε≤1.8%，质量密度G=7.0～7.5 kg/m3。

2.1.2 胞腔砂袋

胞腔砂袋用水泥编织袋装碎石墩实制成，装料与垫层材料相同，配比为20～40 mm砂石占40%、30～50 mm砂石占40%、另加20%中粗砂，填料里有机杂质含量必须小于5%、含泥量不得大于5%，编织袋装容量为袋容量的2/3，并用尼龙绳于砂顶处将袋捆扎。砂袋横截面近似呈椭圆形，设置时短轴向上，顺长向首尾相接，使筋带网格封闭，并使筋带层相同受力。

3 施工工艺

工艺流程：清理平整基底→测量放线→现场材料检测→铺第1次胞腔砂袋碎石垫层→压实→铺第1层土工筋带→端部处理、固定→铺设第2层胞腔砂袋碎石垫层→压实→铺第2层土工筋带→端部处理、固定→铺第3层胞腔砂袋碎石垫层→压实→铺第3层土筋带→端部处理、固定→面层砂石垫层→压实找平→基础施工。

1）下部胞腔砂袋层铺设完毕后，进行检查、清理、平整，经检查符合要求后，铺设第1层砂石垫层。砂石垫层中碎石含量≥70%，中粗砂石或碎石屑≤30%。砂石垫层铺设完毕后，用8T压路机反复碾压密实[2]。

2）铺设土工筋带前，将砂石垫层上的棱角明显的颗粒剔除并以中粗砂平整均匀。

3）土工筋带铺设时应有一定的松紧度，先铺纵向，再铺横向，纵横向采用编制法进行铺设。铺设时防止筋带出现扭曲、褶皱等，并保持网格方正、平整，严禁强紫外线长时间暴晒。铺设间距为双向间距300 mm，网格接点用小木钉固定，当平接时，其端头搭接长度不得小于1 500～2 000 mm，搭接段也用木钉固定，且保证横平竖直。土工筋带到垫层边缘必须回折，以保证筋带受力协调，需要回折的长度≥2 500 mm，回折前顺向用胞腔砂袋压紧土工筋带，首尾相接，顺长排列，设一排回折后再压一排。

4）施工时，应控制砂石垫层的密实度，采用大容重法进行分层检测，压实系数≥0.96。

5）基坑范围以外采用原状土分层回填并夯实，压实系数λc≥0.94。

4 沉降观测

为了确保安全施工及产品仓使用期间的安全，专业组在施工期间、首次装料和卸料期间、产品仓正常使用期间均按照设计要求进行了沉降观测，沉降观测结果如下：

从沉降观测记录表可以看出，产品仓在施工期间及竣工后一个月（首次装料前）累计最大沉降量为17 mm，累计最小沉降量为12 mm，累计平均沉降量为14.5 mm。2013年空载一年其累计最大沉降量为6 mm，2014年3月20日首次装煤，首次装煤5日内观测最大沉降量为2 mm，首次装煤后2014年一年累计最大沉降量为12 mm，累计最小沉降量为10 mm，累计平均沉降量为11 mm。通过2013年及2014年的沉降观测，产品仓自投入使用以来累计最大沉降量为18 mm，累计最小沉降量为13 mm，累计平均沉降量为12 mm。表明产品仓沉降均匀且已基本处于稳定阶段，其地基承载力完全能够满足产品仓安全使用的要求。

5 结语

1）通过该项目的实施，为处理松软黄土地基基础积累了宝贵的经验。采用转换持力层的方法，处理松软黄土地基，不仅增强了地基承载力，而且有效的分配荷载防止地基变形，提高了地基的稳定性，承受更大的变荷。同时减小了地基基坑开挖深度，避免了因地基基坑开挖过深可能引起的土体坍塌造成的安全隐患和施工困难，应用取得成功。

2）土工筋带和胞腔砂袋处理软黄土地基施工方案效果显著，具有施工工艺简单、劳动效率高、建设工期短、劳动强度低、投资费用低等优点，社会效益明显。

[1]吴邦颖.软土地基处理[M].北京：中国铁道出版社，1995.

[2]张新天.强夯法加固软基的理论与工程应用分析[J].北京建筑工程学院学报，2003，19（1）：55-59.

[3]苏永平.土工筋带砂砾垫层处理地基不均匀沉降的方法[J].山西建筑，2012，10（29）：109-110.

TU444

A

1673-1093（2015）03-0092-03

陈卫东（1964），男，高级工程师，现任华亭煤业集团有限责任公司技术中心主任，从事煤矿基建设计、洗选加工、经营管理工作。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.03.024

2014-12-19；

2015-01-01