太平铁矿大荷载厚弱地质特点的地基处理方法

江一峰 龚平玲 毛宏宇

(1.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；2.金属矿山安全与健康国家重点实验室；

3.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

太平铁矿大荷载厚弱地质特点的地基处理方法

江一峰1,2,3龚平玲1,2,3毛宏宇1,2,3

(1.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；2.金属矿山安全与健康国家重点实验室；

3.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

针对太平铁矿大荷载厚弱地质的特点，通过综合比较筏板基础、混凝土搅拌桩、换垫层、预应力混凝土管桩等4种方案，选择了预应力混凝土管桩作为地基处理方案。为了避免和减少沉桩的挤土效应和对浓缩池地下管道的影响，对施工过程提出了具体的技术措施。结果表明，该方案承载力和沉降量满足设计要求，节省了工程造价，对于其他大荷载厚弱工程选择结构合理，经济可行的地基处理方案具有一定的借鉴价值。

厚弱地质 地基处理 预应力管桩

芜湖太平矿业有限责任公司拟在原选矿厂内实施芜湖太平矿业选矿厂技改项目。该项目场地位于芜湖市鸠江区裕溪口，裕溪河西岸，场地±0.000 m标高相当于绝对标高5.000 m。项目中的主要单体为新建一个直径24 m的浓缩池，且特点为大荷载厚弱地质，选择合理的地基处理方案对于确保工程安全和降低造价至关重要。

1 工程地质条件

拟建场地上部为松散耕地，地表相对高程为4.41～5.31 m，总体平整，场地地貌属长江中下游冲击平原，为厚弱地质。地层岩性以杂填土，素填土，粉质黏土，淤泥质粉土，粉土夹粉砂，中细砂为主。各土层主要工程地质特征力学性能指标见表1。

表1 地基土层的主要力学性能指标

2 方案比较分析

(1)筏板基础方案。根据工勘报告，第②层粉质黏土标高为4.35～3.00 m，承载力为120 kPa。第③层淤泥质粉土承载力为65 kPa，为软弱下卧层，筏板基础面积应由第③层淤泥质粉土控制。根据《地基基础设计规范》[1]确定的筏板基础直径为36 m，每边挑出6 m，由于挑出过大，最大沉降量达到500 mm。经比较，不符合规范要求，故而认为该方案不合理。

(2)混凝土搅拌桩方案。第③层淤泥质粉土标高为3.00～-6.35 m，厚约9 m，承载力为65 kPa。采用深层搅拌桩法对第③层淤泥质粉土进行处理，搅拌桩径取500 mm，桩间距为1 500 mm，梅花桩布置，处理深度为9～10 m。使水泥土桩与周边桩间土完全共同工作，形成一个承载力相对较高的硬壳层[2-3]，处理后的承载力为150 kPa。由于该层粉土夹粉砂土，承载力为100 kPa，相对于处理后的硬壳层为软弱下卧层不满足要求，故该方案不可行。

(3)换填垫层方案。换填垫层适用于浅层软弱土层或不均匀土层的地基处理，换填厚度为0.5～3.0 m[3]。第③层淤泥质粉土标高为-3.00～-9.35 m，不属于浅层软弱土层，故换填垫层方案不可行。

(4)预应力混凝土管桩方案。工程所采用的预应力混凝土薄壁管桩，基础持力层选用第⑤层中细砂。各土层桩基参数值见表2。

根据《建筑桩基技术规范》[4]，预应力混凝土薄壁管桩桩径为500 mm，有效桩长为37 m，且桩端进入持力层深度大于1 m。每根支柱下1根桩，每桩设1个承台，承台之间连系梁截面尺寸为250 mm×400 mm。 预制桩基础布置见图1。

表2 土层桩基参数值

图1 预制桩基础布置

3 预应力混凝土管桩方案

3.1 方案优点

(1)大幅度提高承载力。预应力混凝土薄壁管桩有效桩长37 m，基础持力层选用第⑤层中细砂。经计算，单桩承载力特征值达到800 kN，相对于其他方案，可以大幅度提高承载力，满足设计要求。

(2)减少基础沉降。桩基础持力层为第⑤层中细砂，承载力特征值为180 kPa，承载力高，压缩性小，基础沉降量得到大大减少。

(3)节省工程造价。每根支柱下1根管桩，共计66根，相对于混凝土搅拌桩方案而言，管桩数量大为减少。支柱间的连系梁截面仅按构造配筋，钢筋混凝土用量少，工程造价较低。

3.2 技术措施

场地第③层淤泥质粉土普遍存在，厚度约6 m。预制管桩较密集，管桩沉桩过程中，挤土效应明显。为了避免和减少沉桩的挤土效应和对浓缩池地下管道的影响，采取下列技术措施：①自中间向2个方向或四周对称打桩，且隔桩跳打；②设置塑料排水板、袋装砂井以消除超孔隙水压，减少挤土效应；③在施工过程中设置观测点，定时监测，沉桩结束后实施一次复打；④应采用静载试验检测单桩竖向抗压承载力，数量不少于总桩数的1%，且不少于3根，采用低应变检测基桩的桩身完整性，抽检数量为每个承台1根[2]。

3.3 工程实施效果

采用预应力混凝土管桩的地基处理方案后，各指标达到设计要求。由于桩基础持力层为第⑤层中细砂，经桩基静载试验检测，单桩竖向抗压承载力达到1 000 kN，满足设计要求，显著降低了基础沉降量。基础混凝土用量仅为79.5 m3，远少于其他几种方案，可节省工程造价约30%。

4 结 语

针对太平铁矿选矿厂技改项目中浓缩池具有大荷载厚弱地质的特点，分别从地基承载力，基础沉降量，工程造价等方面对筏板基础、混凝土搅拌桩、换填垫层、预应力混凝土管桩等4种地基处理方案进行深入分析比较，最终选择了预应力混凝土管桩作为本工程的地基处理方案，方案实施后取得了较好的效果。

[1] 中华人民共和国建设部.GB 50007—2011 建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2] 龚晓南.地基处理手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[3] 中华人民共和国建设部.JGJ 79—2012 建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[4] 中华人民共和国建设部.JGJ 94—2008 建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

2014-12-15)

江一峰(1969—)，男，高级工程师，243000 安徽省马鞍山市经济技术开发区西塘路666号。