高爐礦渣深埋換填在地基處理中的研究

徐雪艷

【摘要】針對大面積軟弱地基及爐窯產生的熱膨脹效應，設置1.5m深高爐礦渣緩沖層，解決下部鋼渣熱膨脹的難題;設置1m寬的U型凹槽，解決換填材料側向壓力的難題;采用動力觸探法對礦渣進行檢測，解決傳統的密實度等試驗不能檢測礦渣回填質量的難題。解決了傳統施工工藝無法克服難題，降低了基礎施工難度。可在類似基礎工程施工中進行推廣使用，該工藝有很高的參考價值。

【關鍵詞】礦渣地基換填研究應用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

21.

1、立項背景及目的

1.1 立項背景

原有氮化釩車間地基采用強夯法施工，廠房投入使用后，爐子溫度很高，容易向地坪下渣體進行熱傳導，渣體中的水分易于汽化將熱量向較大空間傳遞，提升渣體溫度，致使渣體產生熱膨脹，致使現有氮化釩車間地坪凹凸不平，影響設備使用安全。

而現工程必須解決好將來窯子產生的熱膨脹效應，就必須解決好地基施工。并且整個工程工期相對較緊，因此整個地基基礎施工是否合理是影響整個工程質量及工期的重要因素。

1.2 立項目的

尋求一種經濟、適用、合理、有效的基礎施工技術，解決熱膨脹效應，確保釩氮合金擴能工程的施工質量、施工安全、縮短基礎的施工期，降低工程總投資，為將來的同類工程施工創立成熟的技術條件。

2、技術創新點及工藝實施

2.1結合本工程實際，根據建筑物對地基強度和變形的要求，既要求墊層有足夠的厚度以置換可能剪切破壞的軟弱土層，又要求墊層足夠的寬度以防止墊層向兩側擠出;而對于以后窯子所產生熱量對地基的影響，還考慮換填料所需的材質。

2.2 換填材料選擇

經過地質調查，擬建場地內及周邊未發現溪流、泉水及濕地，在前期工業建設中場地周邊及附近已修筑了排（截）洪溝，渣體邊坡前緣及坡角也修筑了截（排）洪溝，主要用于攔截西北側山體雨季洪水、廠區和渣場內生產及生活用水。廠房建成后，雨水不能滲入地下。

結合本工程實際，本工程選用干渣和砂石結合換填。

2.3 墊層厚度選擇

墊層厚度z根據墊層底面下臥軟弱土層的承載力來確定，但考慮經驗因素，換填法的處理深度通常宜控制在3m以內較為經濟合理，但也不應小于0.5m。綜合考慮，暫定本工程換填4.5m深，廠房基礎坐落于-1.5m處，墊層厚度為3m。下臥軟弱土層的地基承載力應小于在墊層地面處土的自重力與附加應力之和。

2.4 墊層寬度確定

結合本工程實際，根據建筑物對地基強度和變形的要求，要求墊層有足夠的寬度以防止墊層向兩側擠出。在墊層四周設置一條通長U型高爐礦渣凹槽，寬度1m，深度4.5m，以解決墊層的側向壓力。

3、施工要點

3.1 處理膨脹土（鋼渣）的墊層

基礎四周與基坑壁間也應采用人工級配砂石等柔性材料換填處理，并在每個基礎之間采用加筋地梁的形式相互連接，以防建（構）筑物在水平脹縮應力作用下發生破壞。同時加強基礎及上部結構剛度。

3.2 施工機具選擇

本工程采用PC220挖掘機和壓路機相結合的方式進行回填，并且為保證最優含水率，配備1輛灑水車全天候作業。

3.3 分層厚度選擇

墊層的分層鋪設厚度以及每壓實遍數宜根據墊層材料、施工機械設備等通過現場試驗確定。通過換填試驗，本工程墊層的分層鋪設厚度取200mm-300mm。

3.4 回填試驗

對于高爐礦渣的換填質量，采用傳統的密實度等指標難以衡量。經過研究和現狀調查，采用動力觸探法對高爐礦渣進行檢查，可以檢測出地基承載力等力學性能指標。依托單位為攀枝花天譽工程檢測有限公司。

為保證以后工程施工質量，避免基礎換填完后，墊層達不到設計所需的各項技術指標導致返工問題，在基礎換填前，進行回填試驗。

3.5 基礎高爐礦渣深埋換填施工

為保證高爐礦渣深埋換填施工的質量和工期，特編寫了“攀鋼釩公司釩氮合金擴能工程—基礎回填專項施工方案”。

3.5.1 測量放線控制

a.測量放線，首先由專業技術人員，利用全站儀通過已知坐標點，確定回填面的精確位置、標高。每隔300mm測量一次，在回填基坑四周標記，保證每次回填厚度及平整度。

b.質量員對整個測量放線過程進行全程跟蹤，記錄。監督測量放線、放樣的準確性。

3.5.2 地基換填質量控制

a.-4.5m至-3.0m段為高爐渣換填，每層回填高度按每300mm長分段設置，四周打點控制每層回填厚度及平整度。嚴格控制每層回填厚度不超過350mm，回填完后用鏟運機進行機械平整。

b.對于-3.0m至-1.5m層，此層為人工級配沙石回填。在回填至-3.0m處，沿基坑長向方向，安裝3m一段進行分段，沙子和石頭間隔回填，最后用挖掘機進行機械攪拌，要求均勻，不留死角。每層回填厚度同樣不大于350mm，完后用鏟運機配合挖掘機進行平整。

c.整個作業面未壓實前若需臨時行駛，其車速不得大于5km/h，不準急剎車，以免影響回填的平整度。壓實順序先從基坑角上開始，最后基坑另一角結束，碾壓時壓路機運行方向應垂直于基坑邊線，避免無規則碾壓造成死角，且下一次碾壓的輪跡與上一次碾壓輪跡重疊的寬度應不小于輪跡的1/3。碾壓的遍數以達到規定的壓實度為準。壓實厚度應在現場設置標志，并用灑水車及現場接入水管等方式進行灑水作業，以保證碾壓質量。檢測點設置6個，檢測地點隨機選取。

3.6 技術指標對比

高爐礦渣深埋換填在地基處理中的研究解決了傳統施工工藝無法克服難題，降低了基礎施工難度。

4、社會經濟效益

4.1“高爐礦渣深埋換填法”在大面積軟弱地基中，降低了施工難度，加快了施工工期。

4.2 節約工程直接成本：

①通過合理有效的措施，有效提高了地基換填的整體質量，一次合格率達95.2%，基本杜絕了返工，比計劃工期平均提前工期20天，節約人工費合計：

20人/日×140元/人工.日×20日=56000元。

②節約現場管理費：人工×系數=56000×25.8%=21701元

獲得經濟效益=①+②=77701元。

4.3“高爐礦渣深埋換填法”在大面積軟弱地基中研究的成功，使項目管理人員在施工技術水平，管理理念得到了極大的提高，積累了豐富的施工經驗，特別是在60天內完成了這種大面積、高難度的軟弱地基處理作業，增強了公司的市場競爭能力，進一步樹立了企業形象。

參考文獻：

[1]GB50202-2018建筑地基基礎工程施工質量驗收標準[S].北京：中國計劃出版社2018

[2]GB5007-2011建筑地基基礎工程設計規范[S].北京：中國計劃出版社2011