時(shí)間：2023-12-04 10:01:35
序論：在您撰寫露天煤礦巖土工程勘察規(guī)范時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
【關(guān)鍵詞】填矸地基；基礎(chǔ)設(shè)
【Abstract】In the area with old coal mines there are always a lot of abandoned coal gangue which occupied much land. With the devolopement of the citys and villages in our country the source of land becomes more and more scarce. So， the problem how to build on the ground with long-term filled coal gangue after suitable modification for construction ground or how to utilize the ground as conctruction ground should be paid attentions by management department， research department， design department and investigation department and be researched as a project. In this paper the problems on design of foundation on the ground with long-term filled coal gangue are presented and the author's experience about these problems are shown as the referenc for engineerings.
【Key words】 ground with filled coal gangue；design of foundation
1. 引言遼寧省阜新市城區(qū)是一個(gè)歷史久遠(yuǎn)的煤礦礦區(qū)。在市區(qū)周圍，有很多土地都被多年煤炭生產(chǎn)中開采出來(lái)的廢棄物、煤炭洗選分離出來(lái)的廢棄物、露天開采剝離出來(lái)的廢棄物，統(tǒng)稱為煤矸石堆占著。各處堆積的厚度不等，少則幾米，多的達(dá)幾十米（阜新市厚的有60多米）。僅以2005年終產(chǎn)報(bào)廢的海州露天煤礦排土場(chǎng)為例，占據(jù)面積就超過13.40平方公里。如果加上終產(chǎn)報(bào)廢的新邱煤礦、新邱露天煤礦、高德煤礦、東梁煤礦等的煤矸石占據(jù)土地，總占地面積就有25平方公里以上。這些多年煤矸石場(chǎng)地，具有自然下沉、遇水下陷、早期自燃發(fā)火等現(xiàn)象，長(zhǎng)期以來(lái)人們不敢涉足在這些場(chǎng)地上興建永久建筑物。隨著我國(guó)現(xiàn)代化的進(jìn)程和城鄉(xiāng)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，城鄉(xiāng)建設(shè)所需的土地資源越來(lái)越缺。那些已被多年煤矸石堆占的場(chǎng)地，能否經(jīng)適當(dāng)改造或者說是如何按其特性開發(fā)利用成建設(shè)場(chǎng)地，已經(jīng)成為了這類城區(qū)建設(shè)發(fā)展面臨的問題。事實(shí)上，近十幾年來(lái)，已經(jīng)有人在研究開發(fā)利用這些場(chǎng)地。但目前大多數(shù)仍以植樹綠化、林果種植、養(yǎng)殖復(fù)墾為其主要目的，還未發(fā)展到如何開發(fā)利用成為居住區(qū)、商業(yè)區(qū)、文化教育或工業(yè)生產(chǎn)園區(qū)的深度。即使這樣，就是以農(nóng)業(yè)、林業(yè)、養(yǎng)殖、種植的開發(fā)事業(yè)中，也已經(jīng)遇到了相應(yīng)配套的場(chǎng)區(qū)辦公用房、宿舍、食堂、庫(kù)房等中小型建筑物，在這樣的地基上如何進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的問題。這樣問題，在阜新礦區(qū)已經(jīng)遇到；在其它老煤礦礦區(qū)也會(huì)遇到，因此，研究和探討這個(gè)問題，就具有一定的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。筆者在阜新礦區(qū)工作過30多年 ，在這個(gè)課題上積累過一些經(jīng)驗(yàn)；考察過 一些情況；有一些自己的看法。本文將集中作一些闡述，以圖引起有關(guān)部門，各界同仁的重視和討論。這個(gè)課題，擬名為《多年填矸地基上的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)問題》。
2. 多年填矸地基的定義多年填矸地基系指在煤礦生產(chǎn)中挖掘或洗選出來(lái)的各種巖土碎塊或不同粒度的煤矸石等廢棄物（包括露天開采剝離出來(lái)的巖土廢棄物）；由運(yùn)輸工具（自卸汽車、自卸礦車、傳輸皮帶）翻卸堆積形成的地層；并且用來(lái)作為建筑物地基的一類特殊地基。這個(gè)定義中有三個(gè)要點(diǎn)：
2.1形成地基的土層是煤矸石或煤礦開采出來(lái)的廢棄物。
2.2是由機(jī)械或人工自然堆積的。堆積過程中無(wú)規(guī)則、無(wú)分層、無(wú)碾壓；沒有采取過為在若干年后要作建筑地基而采取的任何技術(shù)措施。
2.3這種地基堆積過程的時(shí)間和堆積后靜置的時(shí)間很長(zhǎng)，地基在正常自然條件下已經(jīng)完成了自重固結(jié)。根據(jù)筆者的觀察和工程實(shí)踐，在遼寧阜新地區(qū)，這個(gè)“多年”，我們把它界定在30年以上；這個(gè)“填矸地基”，是指填矸層的厚度已經(jīng)超過基底附加應(yīng)力影響深度，或者就擬建的建筑物而言，對(duì)這類地基如采取全部換填施工方法難度太大，在工程費(fèi)用上也不合算的填矸地基。
3. 多年填矸地基的主要特點(diǎn)多年填矸地基就地基分類屬于雜填土地基。這類雜填土地基它既不同于以擾動(dòng)土、城市建筑垃圾、生活垃圾為主的雜填土地基，也不同于以工業(yè)廢渣為主的雜填土地基。它具有如下特點(diǎn)：
3.1組成物甚為復(fù)雜：在以礦井生產(chǎn)開采出來(lái)的多年填矸地基中，主要組成物有天然物，有各種巖石及其碎快，有各種含碳量的煤矸石和各類土。就巖石而言，有極易風(fēng)化或已經(jīng)風(fēng)化的泥質(zhì)巖、玄武巖等；也有不易風(fēng)化的砂巖及其它巖漿巖；有些塊徑很小，已成碎粒或砂粒；也有塊徑很大（300～400mm）。在以海州露天煤礦用蘇制4m3電鎬挖掘出來(lái)的巖塊，最大塊徑有1米多的頑石。以煤炭洗選加工出來(lái)的煤矸石為主的多年填矸地基，則以含碳量極高的泥質(zhì)頁(yè)巖塊為主，其塊徑較小，也比較均勻，大部份已風(fēng)化并呈鱗片狀。上述不同組成成份多年填矸地基，比較共性的是大都攙夾有煤塊或半煤巖塊。這些成份在阜新天干少雨的氣候條件，經(jīng)過自燃會(huì)變成陶粒類的燒結(jié)物或半燒結(jié)物。但不論什么情況，本文闡述的多年填矸地基，都不含生活垃圾、工業(yè)廢渣，也不具有流沙夾層，更不具有可液化的細(xì)砂或粉沙層。
3.2孔隙比大，密實(shí)度極不均勻：多年填矸地基在堆積過程中，未經(jīng)分層和碾壓，全靠自重堆積，所以有很大的孔隙率，而且極不均勻。在露天剝離物堆積的多年填矸地基中，會(huì)有許多由于巖塊相互擱置形成的空洞。在鉆探中，可能出現(xiàn)“掉鉆”現(xiàn)象。只有以洗選加工出來(lái)的多年填矸地基中，沉積才比較均勻，但其孔隙比也在0.9～1.20范圍內(nèi)。
3.3具有一定的濕陷性。多年填矸地基由于形成過程中是自由的、松散的堆積，巖塊之間相互擱置形成空隙，在正常條件下能形成平衡，但一遇水，就可能加快巖塊的崩析破碎，或者了接觸點(diǎn)面，巖塊之間重新疊合，這樣就會(huì)出現(xiàn)濕陷。同時(shí)，當(dāng)填矸中有大量可燃性矸石時(shí)，矸石在自燃中也會(huì)發(fā)生分解，釋放出氣體，形成空隙，一遇到水也會(huì)發(fā)生濕陷。這種濕陷在填矸地基堆積初期十分明顯。隨著堆積年限的增加，經(jīng)多年風(fēng)霜雨雪和自重作用，也會(huì)穩(wěn)定。從阜新礦區(qū)現(xiàn)有多年填矸地塊來(lái)看，日偽時(shí)期以及建國(guó)以后50年代和60年代初期形成的地基，已經(jīng)完成了自重濕陷；新近堆積的填矸地基，如已超過20年限，也基本完成了自重濕陷。
3.4化學(xué)特性與含水特性：在阜新地區(qū)的多年填矸地基中，其組成物都不具明顯的酸堿性。在現(xiàn)有為數(shù)很少的填矸地基上建筑物基礎(chǔ)中，尚未了解到遭化學(xué)性腐蝕基礎(chǔ)的情況。但在基坑開挖到陶?；虬胩樟Ｍ林?，發(fā)現(xiàn)過一些呈灰白色的石灰類（碳酸鈣）小塊。這些小塊尚不足以對(duì)建筑物基礎(chǔ)造成危害。多年填矸地基由于空隙比大，透水性強(qiáng)，這種地基本身不可能有上層滯水，也沒有潛水。只有當(dāng)填矸堆積在盆形場(chǎng)地時(shí)，這種地基才可能有潛水。
4. 多年填矸地基的勘察 多年填矸地基的勘察工作，原則上應(yīng)遵循《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001進(jìn)行。由于多年填矸地基無(wú)規(guī)則、不分層，有些勘探方法（如觸探）不完全適用，因此勘察工作必須從實(shí)際出發(fā)，注意吸收一些從事過這方面探討的專家的經(jīng)驗(yàn)，力使勘察成果更具有適用性和可靠性。 多年以來(lái)，筆者在阜新礦區(qū)工作中，接觸過一些多年填矸地基的勘察，其主要方法是現(xiàn)場(chǎng)踏勘、雨后觀察和坑探、槽探。就一般低層、多層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)而言，勘察工作的主要內(nèi)容是調(diào)查填矸地基的堆積年限、堆積深度、表層風(fēng)化程度、植被發(fā)育情況，挖掘若干個(gè)探坑勘察其主要組成物情況，煤矸石自燃程度等。其主要經(jīng)驗(yàn)如下：
4.1調(diào)查堆積年限主要是為了判定填矸地基是否已完成了自重固結(jié)。調(diào)查的方法可查閱檔案資料，亦可咨詢當(dāng)?shù)厝嘶虍?dāng)事人。堆積年限數(shù)據(jù)不一定能了解得完全準(zhǔn)確，大體能確切到30年以上，50年以上，100年以上就可以進(jìn)行判定。
4.2調(diào)查堆積深度是為了更便于在設(shè)計(jì)時(shí)確定基礎(chǔ)型式，選用淺基礎(chǔ)還是不能用淺基礎(chǔ)。用淺基礎(chǔ)時(shí)，要判定一下基底壓力影響深度是否已超過填矸深度。如果影響深度超過填矸深度，則應(yīng)對(duì)原地表土層狀況進(jìn)行了解；如果影響深度沒有超過填矸深度，就可以不去考慮原地表土層賦存情況了。調(diào)查方法也可以查閱檔案資料、咨詢當(dāng)?shù)厝嘶虍?dāng)事人。必要時(shí)用鉆探來(lái)解決。
4.3現(xiàn)場(chǎng)踏勘填矸地基表層風(fēng)化程度和植被情況，主要是為了證實(shí)或判定填矸地基是否已完成了自重固結(jié)。當(dāng)填矸表層大塊矸石已完全破碎，形成魚鱗式薄片，或者泥質(zhì)頁(yè)巖類矸石已風(fēng)化成粘土類土，場(chǎng)地表層已雜草叢生，甚至生長(zhǎng)出各類小樹，一般堆積年限都已超過30年，填矸地基也已完成了自重固結(jié)。
4.4在現(xiàn)場(chǎng)踏勘時(shí)還有一項(xiàng)重要內(nèi)容是調(diào)查煤矸石的自燃狀況。在矸石堆上仍在自燃著火冒煙的，堆積年限都不太長(zhǎng)，它具有較強(qiáng)濕陷性，這種場(chǎng)地不能作建筑地基。另外一種情況，是填矸地基中的煤矸石雖然已經(jīng)熄滅了自燃，現(xiàn)場(chǎng)看不到冒煙，但表層植被很少發(fā)育，說明煤矸石自燃終止年限不長(zhǎng)，這種填矸地基也會(huì)有濕陷性，用作建筑地基應(yīng)慎重對(duì)待。如果有條件，觀察者能在當(dāng)?shù)叵卤┯昵昂髮?duì)比觀察，看看地層表面在暴雨前后有無(wú)陷坑，那對(duì)填矸地基有無(wú)濕陷性判斷就更清楚了。
4.5鑒于填矸地基的不分層、無(wú)規(guī)則，觸探方法所得的錘擊次數(shù)差異很大，往往難以據(jù)此推斷地基承載力和沉積可靠程度，因此坑（槽）探應(yīng)當(dāng)是填矸地基的主要勘探方法。坑探個(gè)數(shù)無(wú)需太多，一般沿建筑物縱向每30～50米一個(gè)，沿橫向每20～30米一個(gè)。坑探的深度可大致挖到預(yù)計(jì)的基礎(chǔ)底面下1米即可，坑探結(jié)果應(yīng)當(dāng)繪出柱狀圖作出描述。主要查看填矸的組成物及堆積情況，空隙是否特多特大；有沒有在一定深度內(nèi)灌漿沖填必要和可能；還有沒有殘留的煤塊和可燃的煤矸石堆積在一起，形成自燃的可能性等。必要時(shí)可作一兩個(gè)坑的浸水試驗(yàn)；重要的建筑物，應(yīng)作靜力荷載試驗(yàn)。
4.6鑒于填矸地基的復(fù)雜性，筆者建議建設(shè)單位在委托勘察時(shí)，應(yīng)同時(shí)確定設(shè)計(jì)單位，并要求兩個(gè)單位共同配合，商定勘察目的、勘察內(nèi)容、勘察方法、勘察結(jié)果，以達(dá)到事半功倍的效果。
5. 多年填矸地基承載力特征值的判定
5.1多年填矸地基承載力特征值的判定，原則應(yīng)當(dāng)依照《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001的要求，進(jìn)行詳細(xì)勘察，并按素填類土進(jìn)行判定。
5.2判定多年填矸地基承載力特征值，首先必須對(duì)地基自重固結(jié)情況進(jìn)行判定。對(duì)于已經(jīng)完成自重固結(jié)的多年填矸土，可以判定它的承載力特征值；對(duì)于沒有完成自重固結(jié)的多年填矸土，不能判定它的承載力特征值，也就是說，這類多年填矸土，尚不能作建筑物地基。
期刊文章分類查詢，盡在期刊圖書館
5.3判定多年填矸土是否完成了自重固結(jié)，可以采取如下方法：
5.3.1堆積年限推定法：一般30年以上可以判定為己經(jīng)完成自重固結(jié)。
5.3.2重型動(dòng)力觸探法：當(dāng)鉆孔各控制深度內(nèi)各點(diǎn)觸探擊數(shù)平均大于5擊，可判定為已完成自重固結(jié)。
5.3.3靜載試驗(yàn)法：當(dāng)按靜載試驗(yàn)得到的地基承載力特征值大于100KPa時(shí)，可判定已完成自重固結(jié)。
5.4工程地質(zhì)勘察時(shí)報(bào)告判定地基承載力特征值主要依據(jù)為重力觸探擊數(shù)結(jié)果，并按照規(guī)范GB50021-2001表F.0.4-1進(jìn)行判定。目前，在尚未取得大量科研測(cè)試數(shù)據(jù)以前，建議多年填矸地基承載力特征值介定在130～190KPa之間。對(duì)于表F.0.4-1列N63.5中9～17的數(shù)據(jù)，我們?cè)趯?shí)際工程中，尚未遇到，這類情況，應(yīng)當(dāng)慎用。對(duì)于建造乙類建筑物的地基，尚應(yīng)進(jìn)行靜載試驗(yàn)，且不應(yīng)少于3處。
5.5對(duì)于需要進(jìn)行變形驗(yàn)算的地基，工程地質(zhì)勘察報(bào)告應(yīng)當(dāng)提供土的變形模量E0 。值可根據(jù)矸石堆積年限，以動(dòng)力觸探平均擊數(shù)、填矸土的主要成份、勘查時(shí)掌握的地基離散情況和靜載試驗(yàn)結(jié)果來(lái)綜合判定。根據(jù)我們以往的工程經(jīng)驗(yàn)，阜新地區(qū)多年填矸地基的E0值，可介定在10.00～14.50 MPa之間。
6. 多年填矸地基上的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
6.1基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本原則：
6.1.1在對(duì)多年填矸地基特征值未作系統(tǒng)試驗(yàn)研究以前，這類地基上不應(yīng)建造甲級(jí)建筑物；應(yīng)當(dāng)慎重建造乙級(jí)建筑物；在有勘察資料，且有以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可參照情況下，應(yīng)當(dāng)允許建造丙類工業(yè)及民用建筑物。在為節(jié)約土地資源，合理開發(fā)利用多年填矸地基場(chǎng)地的情況下，應(yīng)當(dāng)提倡建筑丙類建筑物，適當(dāng)建造乙類建筑物。
6.1.2建筑設(shè)計(jì)力求平面及造型簡(jiǎn)單，高低差不大（不超過總高的1/3，不超過二層，不超過8米）。
6.1.3主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)按照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范采取適當(dāng)?shù)姆乐共痪鶆虺料莸拇胧?.1.4基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循《地基及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》）的有關(guān)規(guī)定。其中基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)按《規(guī)范》第3.0.1條，一般定為丙級(jí)。
6.2基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的技術(shù)要點(diǎn)：
6.2.1基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)遵循《規(guī)范》第5.1.1條規(guī)定。填矸地基一般不含水，可稱為不凍土。但填矸地基由于孔隙特大，冬季雨雪易滲入結(jié)凍，因此基礎(chǔ)的埋深在一般情況下，應(yīng)該大于或等于該地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)凍深。
6.2.2基礎(chǔ)的底面壓力計(jì)算，可按《規(guī)范》第5.2節(jié)規(guī)定。但由于多年填矸土的內(nèi)聚力小，有偏心荷載作用時(shí)，建議設(shè)計(jì)基底寬度尺寸時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)偏心矩e＞b/6的情況。
6.2.3當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時(shí)，填矸地基的承載力特征值可以也應(yīng)當(dāng)修正，并按《規(guī)范》5.2.4式進(jìn)行計(jì)標(biāo)。其修正系數(shù)可參照表5.2.4中的“中砂，粗砂和碎石土”類的取值再適當(dāng)降低10～30%取用。
6.2.4當(dāng)需要進(jìn)行變形驗(yàn)算時(shí)，多年填矸地基的勘察報(bào)告應(yīng)當(dāng)提出地基的Es值。設(shè)計(jì)人應(yīng)對(duì)勘探報(bào)告提出的Es值進(jìn)行核定。
6.3基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的構(gòu)造細(xì)節(jié)：
6.3.1對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)下的條形基礎(chǔ)?；A(chǔ)材料應(yīng)盡量選用毛石砼基礎(chǔ)，不用或慎用漿砌毛石基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)蛯樱ㄈ龑蛹叭菀韵拢┢鲶w結(jié)構(gòu)選用漿砌毛石基礎(chǔ)更加經(jīng)濟(jì)合算時(shí)，應(yīng)當(dāng)在毛石基礎(chǔ)上加鋼筋砼地梁。
6.3.2對(duì)于柱下鋼筋砼獨(dú)立基礎(chǔ)，可按正常條件下進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì)，但當(dāng)荷載較大，基底尺寸較大（大于2.0×2.0m時(shí)），建議對(duì)素砼墊層選用C15砼，并將厚度定為150mm，以改善基底接觸面條件。
6.3.3對(duì)于荷載特大，特別集中，需要采用樁基礎(chǔ)更為合適時(shí)，建議選用載體樁基礎(chǔ)，不用予制摩擦樁、鉆孔灌注樁等樁基型式。
6.3.4對(duì)于大面積荷載或其他需要提高多年填矸地基承載力特征值時(shí)，應(yīng)當(dāng)試用高壓旋噴加固地基，而慎用碎石樁、灰土樁、復(fù)合樁等方式如固地基。
7. 多年填矸地基上基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的幾個(gè)實(shí)例近30多年來(lái)，因礦區(qū)生產(chǎn)生活需要，曾經(jīng)在上述多年填矸地基上建造過一些建筑物，現(xiàn)就筆者設(shè)計(jì)、指導(dǎo)設(shè)計(jì)或參與設(shè)計(jì)的一些工程簡(jiǎn)況，介紹如下：
7.1海州露天煤礦東開閉所：1978年8月建設(shè)，為一單層磚混結(jié)構(gòu)，高4.50米，進(jìn)深5.70米，長(zhǎng)33.40米。場(chǎng)地是海州礦排土場(chǎng)，填矸高度約45米。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為漿砌毛石基礎(chǔ)，加設(shè)240高鋼筋砼地梁?？辈旃ぷ魇怯晒P者在現(xiàn)場(chǎng)基槽開挖后判定的。地基承載力按當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)規(guī)范定為10T/m2，，建成后正常使用?，F(xiàn)該工程已隨著海州礦終產(chǎn)報(bào)廢拆除。
7.2海州礦集體公司煤矸石磚廠。1978年～1982年建設(shè)。該磚廠設(shè)有兩條24萬(wàn)塊/年隧道窯兩條。建設(shè)中除隧道窯之外，還配有原料磨機(jī)房、窯頭機(jī)房、變電所、水塔、輔助廠房等多項(xiàng)工程。地基為海州露天煤礦開工建設(shè)時(shí)“拉溝”的填土地基，堆積厚度約20～40米，堆積年度為1953～1957年，沉積年限為30余年。設(shè)計(jì)依勘察報(bào)告按承載力12T/m2設(shè)計(jì)，采取了一些防止不均勻沉陷措施。建成后各類建筑物使用情況基本正常。特別是25m高200m3磚支筒水塔安然無(wú)恙，未出現(xiàn)不均勻沉陷或傾斜情況。在這群建筑物中，也曾有其中一處單層磚砌體木屋蓋結(jié)構(gòu)輔助廠房，因?yàn)橛幸灰棺詠?lái)水管跑水，致使一個(gè)磚垛沉陷約200毫米，木屋蓋局部變形，經(jīng)停水后修復(fù)仍維持使用?，F(xiàn)該磚廠因經(jīng)營(yíng)不善早于1988年停產(chǎn)報(bào)廢，大部分工程拆除，但多年停用的水塔還在。
7.3運(yùn)輸部斜槽選煤廠。1983～1984年建設(shè)。該廠為一條手選皮帶廊和一座篩分樓，用以篩選回收各礦遺棄的煤矸石中的雜煤顆粒，年產(chǎn)約10萬(wàn)噸。建筑場(chǎng)地為阜新高德東山矸石堆上。該處矸石堆高約60m，堆積年限30~40年，大部份煤矸石都已經(jīng)自燃燒成陶粒狀。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)皮帶廊為磚混結(jié)構(gòu)，篩分樓為現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)。兩項(xiàng)工程都體型甚小，設(shè)計(jì)取用地基容許承載力按當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)規(guī)范為10T/㎡。建成后使用情況正常。使用十年后因煤矸石拋卸地點(diǎn)轉(zhuǎn)移而終產(chǎn)報(bào)廢。
7.4新邱露天煤礦自翻車檢修廠房。1981～1984年建設(shè)。廠房為雙跨予制鋼筋砼排架結(jié)構(gòu)，T形鋼屋架加大型屋面板。主跨18.00m，設(shè)一臺(tái)10T橋式吊車，吊車軌面標(biāo)高7.20m。附跨9.00m，T形薄腹梁加大型面板，不設(shè)吊車。該廠房主跨排架柱基礎(chǔ)持力層為粘土，地基容許承載力為15T/㎡(按當(dāng)時(shí)規(guī)范)，而附跨外柱基礎(chǔ)落到了該露天礦早年開溝后返填的煤矸在層上，深約20米，堆積年限愈30年，開挖后尚可見黑土狀煤矸石廠成堆聚成分。設(shè)計(jì)采用了加大柱基底面積（矸石地基承載力按8T/㎡計(jì)標(biāo)），T形薄腹梁與主跨柱上牛腿連結(jié)采用了滾支座等兩項(xiàng)措施，建成后使用情況良好。
7.5海州露天殘煤公司坑底選煤廠房。2005年建設(shè)。該廠房為鋼框架結(jié)構(gòu)，寬7.00米，長(zhǎng)31.50米，高14.30米，三層。廠房?jī)?nèi)裝設(shè)兩臺(tái)振動(dòng)篩及附屬設(shè)備，設(shè)計(jì)年處理毛煤煤量約15萬(wàn)噸。該廠房建造在海天露開煤礦采掘大坑-260米左右水平，基底為采掘廢棄物拋填的大溝，堆積深約14米，堆積年限約20年左右?；A(chǔ)設(shè)計(jì)采取了：（1）加大基底面積，取地基承載力特征值為100KPa計(jì)算；（2）加大埋深為-4.00米；（3）設(shè)置構(gòu)架式地梁等三項(xiàng)措施。這項(xiàng)工程自投產(chǎn)使用后至今未出現(xiàn)異常。在以上幾個(gè)工程實(shí)例中，最后一個(gè)是在堆置年限不足30年的填矸地基上建成的，至今雖未見異常，但我們認(rèn)為應(yīng)當(dāng)盡量避免這種情況。
8. 結(jié)語(yǔ)
8.1實(shí)踐證明，將多年填矸地基（30年及以上）直接作為丙類建筑的地基，在經(jīng)過慎重勘察、處理和適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)措施后，也可作為乙類建筑物地基，這種這作法對(duì)多年以煤礦生產(chǎn)為主的城市，節(jié)約國(guó)土資源，發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)將有很大的意義。這也是我國(guó)現(xiàn)在以大規(guī)模開發(fā)礦產(chǎn)， 換取資金建設(shè)小康社會(huì)所必須解決的可持續(xù)發(fā)展的問題。
8.2在多年填矸地基上修建建筑物，應(yīng)當(dāng)掌握規(guī)律性?？辈旌驮O(shè)計(jì)單位在接受這類項(xiàng)工程任務(wù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真吸取有一定實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的部門和專家的指導(dǎo)或咨詢意見，防止出現(xiàn)重大失誤。
8.3多年填矸地基上的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)課題，目前研究還很不夠。這個(gè)課題應(yīng)當(dāng)引起有關(guān)政府部門重視，組織各方面的力量，適當(dāng)投入并列入科研課題，進(jìn)行必要的檢測(cè)、試驗(yàn)和研究。并在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，制定出必要的行業(yè)規(guī)程或條例，來(lái)倡導(dǎo)這項(xiàng)課題的實(shí)際應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
［1］《地基及基礎(chǔ)》教科書 天津大學(xué)、哈爾濱建筑工程學(xué)院、西安冶金建筑學(xué)院、重慶建筑工程學(xué)院合編中國(guó)建筑工業(yè)出版社
1978年第一版
北京
［2］《地基及基礎(chǔ)》教科書
華南工學(xué)院、南京工學(xué)院、浙江大學(xué)、湖南大學(xué)合編 中國(guó)建筑工業(yè)出版社1981年6月第一版 北京
［3］《土力學(xué)地基基礎(chǔ)》教科書 陳希哲編著清華大學(xué)出版社 2004年4月第4版 北京
［4］《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002 中國(guó)建筑工業(yè)出版社
2002年 北京
［5］《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001
中國(guó)建筑工業(yè)出版社
2002年 北京
春節(jié)前《建筑創(chuàng)作》雜志社再獲BIAD年度特殊貢獻(xiàn)獎(jiǎng)，同時(shí)榮獲北京市新聞出版先進(jìn)集體及先進(jìn)個(gè)人獎(jiǎng)勵(lì)。我以為這些連同2009年獲得的一系列獎(jiǎng)項(xiàng)成為本刊跨躍式發(fā)展，提升競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。2010年1月中旬，胡總書記來(lái)到依托原上海汽車制動(dòng)器公司一片閑置廠房開發(fā)而成的“8號(hào)橋”創(chuàng)意園區(qū)時(shí)說：“創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)蘊(yùn)藏著巨大發(fā)展?jié)摿Α薄１究鳛榻ㄖ幕瘎?chuàng)意產(chǎn)業(yè)的耕耘者，近年來(lái)已經(jīng)在建筑設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)，建筑圖書出版及獎(jiǎng)項(xiàng)，建筑與藝術(shù)書刊季度排名，中國(guó)建筑設(shè)計(jì)年度報(bào)告評(píng)介，中國(guó)建筑攝影作品及文化諸方面有了先期的發(fā)展，問題是我們需靠改制所綻放的魅力去創(chuàng)新文化的生產(chǎn)與傳播。由美國(guó)設(shè)計(jì)界權(quán)威人士馬特，馬圖斯(Matt Mattus)著《設(shè)計(jì)趨勢(shì)之上》2009年9月中文版出版，這個(gè)有”趨勢(shì)獵人”美譽(yù)之稱創(chuàng)意人士，研究領(lǐng)域從文化運(yùn)動(dòng)到當(dāng)代藝術(shù)，從電影到建筑，從時(shí)尚到經(jīng)典給設(shè)計(jì)界頗多新啟示。我以為它啟示我們培育獨(dú)創(chuàng)性，反對(duì)墨守成規(guī)；文化創(chuàng)造者要成為取悅真實(shí)元素的倡導(dǎo)者；文化創(chuàng)造者需高強(qiáng)度的東西刺激感覺，擁有永不衰竭的好奇心：文化創(chuàng)造者有好學(xué)精神，可辨別每一次影響的細(xì)微差別，文化創(chuàng)造者的創(chuàng)意是無(wú)所畏懼的，無(wú)畏的人所作的貢獻(xiàn)也許會(huì)改變傳統(tǒng)并構(gòu)建新天地：文化創(chuàng)造者不僅是研究家，更要有追求完善的激情，他們?cè)岗に伎嘞肭抑覍?shí)執(zhí)行他們創(chuàng)新的設(shè)計(jì)品質(zhì)。
“創(chuàng)新始于春暖花開時(shí)”是個(gè)過于理想的提法，但它表達(dá)了BIAD傳媒人的一種想象力。至今我仍以為連續(xù)四年的“中國(guó)建筑師與媒體面對(duì)面新年論壇”十分成功，不僅僅是它把握了建筑師的需求，更在于它展示了專業(yè)媒體的一種工作狀態(tài)。元月29日本刊舉辦的“首屆中國(guó)建筑傳媒論壇”已使幾屆年會(huì)更加正規(guī)及富于影響力，我們真誠(chéng)向建筑界坦言本刊的視野是廣博而扎實(shí)的，是具有低碳經(jīng)濟(jì)認(rèn)知并愿積極開展低碳文化傳播的。3月1日，BIAD2010年工作會(huì)上朱小地院長(zhǎng)縱論品牌建設(shè)的新視野，再一次為中國(guó)的設(shè)計(jì)行業(yè)發(fā)展，專業(yè)化傳播的境界指明了方向。
3.3具有一定的濕陷性。多年填矸地基由于形成過程中是自由的、松散的堆積,巖塊之間相互擱置形成空隙,在正常條件下能形成平衡,但一遇水,就可能加快巖塊的崩析破碎,或者了接觸點(diǎn)面,巖塊之間重新疊合,這樣就會(huì)出現(xiàn)濕陷。同時(shí),當(dāng)填矸中有大量可燃性矸石時(shí),矸石在自燃中也會(huì)發(fā)生分解,釋放出氣體,形成空隙,一遇到水也會(huì)發(fā)生濕陷。這種濕陷在填矸地基堆積初期十分明顯。隨著堆積年限的增加,經(jīng)多年風(fēng)霜雨雪和自重作用,也會(huì)穩(wěn)定。從阜新礦區(qū)現(xiàn)有多年填矸地塊來(lái)看,日偽時(shí)期以及建國(guó)以后50年代和60年代初期形成的地基,已經(jīng)完成了自重濕陷;新近堆積的填矸地基,如已超過20年限,也基本完成了自重濕陷。
3.4化學(xué)特性與含水特性:在阜新地區(qū)的多年填矸地基中,其組成物都不具明顯的酸堿性。在現(xiàn)有為數(shù)很少的填矸地基上建筑物基礎(chǔ)中,尚未了解到遭化學(xué)性腐蝕基礎(chǔ)的情況。但在基坑開挖到陶?；虬胩樟Ｍ林?發(fā)現(xiàn)過一些呈灰白色的石灰類(碳酸鈣)小塊。這些小塊尚不足以對(duì)建筑物基礎(chǔ)造成危害。
多年填矸地基由于空隙比大,透水性強(qiáng),這種地基本身不可能有上層滯水,也沒有潛水。只有當(dāng)填矸堆積在盆形場(chǎng)地時(shí),這種地基才可能有潛水。
4. 多年填矸地基的勘察
多年填矸地基的勘察工作,原則上應(yīng)遵循《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001進(jìn)行。由于多年填矸地基無(wú)規(guī)則、不分層,有些勘探方法(如觸探)不完全適用,因此勘察工作必須從實(shí)際出發(fā),注意吸收一些從事過這方面探討的專家的經(jīng)驗(yàn),力使勘察成果更具有適用性和可靠性。
多年以來(lái),筆者在阜新礦區(qū)工作中,接觸過一些多年填矸地基的勘察,其主要方法是現(xiàn)場(chǎng)踏勘、雨后觀察和坑探、槽探。就一般低層、多層建筑基礎(chǔ)設(shè)計(jì)而言,勘察工作的主要內(nèi)容是調(diào)查填矸地基的堆積年限、堆積深度、表層風(fēng)化程度、植被發(fā)育情況,挖掘若干個(gè)探坑勘察其主要組成物情況,煤矸石自燃程度等。其主要經(jīng)驗(yàn)如下:
4.1調(diào)查堆積年限主要是為了判定填矸地基是否已完成了自重固結(jié)。調(diào)查的方法可查閱檔案資料,亦可咨詢當(dāng)?shù)厝嘶虍?dāng)事人。堆積年限數(shù)據(jù)不一定能了解得完全準(zhǔn)確,大體能確切到30年以上,50年以上,100年以上就可以進(jìn)行判定。
4.2調(diào)查堆積深度是為了更便于在設(shè)計(jì)時(shí)確定基礎(chǔ)型式,選用淺基礎(chǔ)還是不能用淺基礎(chǔ)。用淺基礎(chǔ)時(shí),要判定一下基底壓力影響深度是否已超過填矸深度。如果影響深度超過填矸深度,則應(yīng)對(duì)原地表土層狀況進(jìn)行了解;如果影響深度沒有超過填矸深度,就可以不去考慮原地表土層賦存情況了。調(diào)查方法也可以查閱檔案資料、咨詢當(dāng)?shù)厝嘶虍?dāng)事人。必要時(shí)用鉆探來(lái)解決。
4.3現(xiàn)場(chǎng)踏勘填矸地基表層風(fēng)化程度和植被情況,主要是為了證實(shí)或判定填矸地基是否已完成了自重固結(jié)。當(dāng)填矸表層大塊矸石已完全破碎,形成魚鱗式薄片,或者泥質(zhì)頁(yè)巖類矸石已風(fēng)化成粘土類土,場(chǎng)地表層已雜草叢生,甚至生長(zhǎng)出各類小樹,一般堆積年限都已超過30年,填矸地基也已完成了自重固結(jié)。
4.4在現(xiàn)場(chǎng)踏勘時(shí)還有一項(xiàng)重要內(nèi)容是調(diào)查煤矸石的自燃狀況。在矸石堆上仍在自燃著火冒煙的,堆積年限都不太長(zhǎng),它具有較強(qiáng)濕陷性,這種場(chǎng)地不能作建筑地基。另外一種情況,是填矸地基中的煤矸石雖然已經(jīng)熄滅了自燃,現(xiàn)場(chǎng)看不到冒煙,但表層植被很少發(fā)育,說明煤矸石自燃終止年限不長(zhǎng),這種填矸地基也會(huì)有濕陷性,用作建筑地基應(yīng)慎重對(duì)待。如果有條件,觀察者能在當(dāng)?shù)叵卤┯昵昂髮?duì)比觀察,看看地層表面在暴雨前后有無(wú)陷坑,那對(duì)填矸地基有無(wú)濕陷性判斷就更清楚了。
4.5鑒于填矸地基的不分層、無(wú)規(guī)則,觸探方法所得的錘擊次數(shù)差異很大,往往難以據(jù)此推斷地基承載力和沉積可靠程度,因此坑(槽)探應(yīng)當(dāng)是填矸地基的主要勘探方法?？犹絺€(gè)數(shù)無(wú)需太多,一般沿建筑物縱向每30～50米一個(gè),沿橫向每20～30米一個(gè)?？犹降纳疃瓤纱笾峦诘筋A(yù)計(jì)的基礎(chǔ)底面下1米即可,坑探結(jié)果應(yīng)當(dāng)繪出柱狀圖作出描述。主要查看填矸的組成物及堆積情況,空隙是否特多特大;有沒有在一定深度內(nèi)灌漿沖填必要和可能;還有沒有殘留的煤塊和可燃的煤矸石堆積在一起,形成自燃的可能性等。必要時(shí)可作一兩個(gè)坑的浸水試驗(yàn);重要的建筑物,應(yīng)作靜力荷載試驗(yàn)。
4.6鑒于填矸地基的復(fù)雜性,筆者建議建設(shè)單位在委托勘察時(shí),應(yīng)同時(shí)確定設(shè)計(jì)單位,并要求兩個(gè)單位共同配合,商定勘察目的、勘察內(nèi)容、勘察方法、勘察結(jié)果,以達(dá)到事半功倍的效果。
5. 多年填矸地基承載力特征值的判定
5.1多年填矸地基承載力特征值的判定,原則應(yīng)當(dāng)依照《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001的要求,進(jìn)行詳細(xì)勘察,并按素填類土進(jìn)行判定。
5.2判定多年填矸地基承載力特征值,首先必須對(duì)地基自重固結(jié)情況進(jìn)行判定。對(duì)于已經(jīng)完成自重固結(jié)的多年填矸土,可以判定它的承載力特征值;對(duì)于沒有完成自重固結(jié)的多年填矸土,不能判定它的承載力特征值,也就是說,這類多年填矸土,尚不能作建筑物地基。
5.3判定多年填矸土是否完成了自重固結(jié),可以采取如下方法:
5.3.1堆積年限推定法:一般30年以上可以判定為己經(jīng)完成自重固結(jié)。
5.3.2重型動(dòng)力觸探法:當(dāng)鉆孔各控制深度內(nèi)各點(diǎn)觸探擊數(shù)平均大于5擊,可判定為已完成自重固結(jié)。
5.3.3靜載試驗(yàn)法:當(dāng)按靜載試驗(yàn)得到的地基承載力特征值大于100KPa時(shí),可判定已完成自重固結(jié)。
5.4工程地質(zhì)勘察時(shí)報(bào)告判定地基承載力特征值主要依據(jù)為重力觸探擊數(shù)結(jié)果,并按照規(guī)范GB50021-2001表F.0.4-1進(jìn)行判定。目前,在尚未取得大量科研測(cè)試數(shù)據(jù)以前,建議多年填矸地基承載力特征值介定在130～190KPa之間。對(duì)于表F.0.4-1列N63.5中9～17的數(shù)據(jù),我們?cè)趯?shí)際工程中,尚未遇到,這類情況,應(yīng)當(dāng)慎用。對(duì)于建造乙類建筑物的地基,尚應(yīng)進(jìn)行靜載試驗(yàn),且不應(yīng)少于3處。
5.5對(duì)于需要進(jìn)行變形驗(yàn)算的地基,工程地質(zhì)勘察報(bào)告應(yīng)當(dāng)提供土的變形模量E0 。值可根據(jù)矸石堆積年限,以動(dòng)力觸探平均擊數(shù)、填矸土的主要成份、勘查時(shí)掌握的地基離散情況和靜載試驗(yàn)結(jié)果來(lái)綜合判定。根據(jù)我們以往的工程經(jīng)驗(yàn),阜新地區(qū)多年填矸地基的E0值,可介定在10.00～14.50 MPa之間。
6. 多年填矸地基上的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
6.1基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的基本原則:
6.1.1在對(duì)多年填矸地基特征值未作系統(tǒng)試驗(yàn)研究以前,這類地基上不應(yīng)建造甲級(jí)建筑物;應(yīng)當(dāng)慎重建造乙級(jí)建筑物;在有勘察資料,且有以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可參照情況下,應(yīng)當(dāng)允許建造丙類工業(yè)及民用建筑物。
在為節(jié)約土地資源,合理開發(fā)利用多年填矸地基場(chǎng)地的情況下,應(yīng)當(dāng)提倡建筑丙類建筑物,適當(dāng)建造乙類建筑物。
6.1.2建筑設(shè)計(jì)力求平面及造型簡(jiǎn)單,高低差不大(不超過總高的1/3,不超過二層,不超過8米)。
6.1.3主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)按照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范采取適當(dāng)?shù)姆乐共痪鶆虺料莸拇胧?/p>
6.1.4基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)遵循《地基及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》)的有關(guān)規(guī)定。其中基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)按《規(guī)范》第3.0.1條,一般定為丙級(jí)。
6.2基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的技術(shù)要點(diǎn):
6.2.1基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)遵循《規(guī)范》第5.1.1條規(guī)定。填矸地基一般不含水,可稱為不凍土。但填矸地基由于孔隙特大,冬季雨雪易滲入結(jié)凍,因此基礎(chǔ)的埋深在一般情況下,應(yīng)該大于或等于該地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)凍深。
6.2.2基礎(chǔ)的底面壓力計(jì)算,可按《規(guī)范》第5.2節(jié)規(guī)定。但由于多年填矸土的內(nèi)聚力小,有偏心荷載作用時(shí),建議設(shè)計(jì)基底寬度尺寸時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)偏心矩e>b/6的情況。
6.2.3當(dāng)基礎(chǔ)寬度大于3m或埋置深度大于0.5m時(shí),填矸地基的承載力特征值可以也應(yīng)當(dāng)修正,并按《規(guī)范》5.2.4式進(jìn)行計(jì)標(biāo)。其修正系數(shù)可參照表5.2.4中的“中砂,粗砂和碎石土”類的取值再適當(dāng)降低10～30%取用。
6.2.4當(dāng)需要進(jìn)行變形驗(yàn)算時(shí),多年填矸地基的勘察報(bào)告應(yīng)當(dāng)提出地基的Es值。設(shè)計(jì)人應(yīng)對(duì)勘探報(bào)告提出的Es值進(jìn)行核定。
6.3基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的構(gòu)造細(xì)節(jié):
6.3.1對(duì)于砌體結(jié)構(gòu)下的條形基礎(chǔ)?；A(chǔ)材料應(yīng)盡量選用毛石砼基礎(chǔ),不用或慎用漿砌毛石基礎(chǔ)。當(dāng)?shù)蛯?三層及三屋以下)砌體結(jié)構(gòu)選用漿砌毛石基礎(chǔ)更加經(jīng)濟(jì)合算時(shí),應(yīng)當(dāng)在毛石基礎(chǔ)上加鋼筋砼地梁。
6.3.2對(duì)于柱下鋼筋砼獨(dú)立基礎(chǔ),可按正常條件下進(jìn)行計(jì)算和設(shè)計(jì),但當(dāng)荷載較大,基底尺寸較大(大于2.0×2.0m時(shí)),建議對(duì)素砼墊層選用C15砼,并將厚度定為150mm,以改善基底接觸面條件。
6.3.3對(duì)于荷載特大,特別集中,需要采用樁基礎(chǔ)更為合適時(shí),建議選用載體樁基礎(chǔ),不用予制摩擦樁、鉆孔灌注樁等樁基型式。
6.3.4對(duì)于大面積荷載或其他需要提高多年填矸地基承載力特征值時(shí),應(yīng)當(dāng)試用高壓旋噴加固地基,而慎用碎石樁、灰土樁、復(fù)合樁等方式如固地基。
7. 多年填矸地基上基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的幾個(gè)實(shí)例
近30多年來(lái),因礦區(qū)生產(chǎn)生活需要,曾經(jīng)在上述多年填矸地基上建造過一些建筑物,現(xiàn)就筆者設(shè)計(jì)、指導(dǎo)設(shè)計(jì)或參與設(shè)計(jì)的一些工程簡(jiǎn)況,介紹如下:
7.1海州露天煤礦東開閉所:1978年8月建設(shè),為一單層磚混結(jié)構(gòu),高4.50米,進(jìn)深5.70米,長(zhǎng)33.40米。場(chǎng)地是海州礦排土場(chǎng),填矸高度約45米?；A(chǔ)設(shè)計(jì)為漿砌毛石基礎(chǔ),加設(shè)240高鋼筋砼地梁?？辈旃ぷ魇怯晒P者在現(xiàn)場(chǎng)基槽開挖后判定的。地基承載力按當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)規(guī)范定為10T/m2,,建成后正常使用。現(xiàn)該工程已隨著海州礦終產(chǎn)報(bào)廢拆除。
6.2海州礦集體公司煤矸石磚廠。
1978年～1982年建設(shè)。該磚廠設(shè)有兩條24萬(wàn)塊/年隧道窯兩條。建設(shè)中除隧道窯之外,還配有原料磨機(jī)房、窯頭機(jī)房、變電所、水塔、輔助廠房等多項(xiàng)工程。地基為海州露天煤礦開工建設(shè)時(shí)“拉溝”的填土地基,堆積厚度約20～40米,堆積年度為1953～1957年,沉積年限為30余年。設(shè)計(jì)依勘察報(bào)告按承載力12T/m2設(shè)計(jì),采取了一些防止不均勻沉陷措施。建成后各類建筑物使用情況基本正常。特別是25m高200m3磚支筒水塔安然無(wú)恙,未出現(xiàn)不均勻沉陷或傾斜情況。在這群建筑物中,也曾有其中一處單層磚砌體木屋蓋結(jié)構(gòu)輔助廠房,因?yàn)橛幸灰棺詠?lái)水管跑水,致使一個(gè)磚垛沉陷約200毫米,木屋蓋局部變形,經(jīng)停水后修復(fù)仍維持使用?，F(xiàn)該磚廠因經(jīng)營(yíng)不善早于1988年停產(chǎn)報(bào)廢,大部分工程拆除,但多年停用的水塔還在。
7.3運(yùn)輸部斜槽選煤廠。
1983～1984年建設(shè)。該廠為一條手選皮帶廊和一座篩分樓,用以篩選回收各礦遺棄的煤矸石中的雜煤顆粒,年產(chǎn)約10萬(wàn)噸。建筑場(chǎng)地為阜新高德東山矸石堆上。該處矸石堆高約60m,堆積年限30~40年,大部份煤矸石都已經(jīng)自燃燒成陶粒狀。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)皮帶廊為磚混結(jié)構(gòu),篩分樓為現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)。兩項(xiàng)工程都體型甚小,設(shè)計(jì)取用地基容許承載力按當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)規(guī)范為10T/。建成后使用情況正常。使用十年后因煤矸石拋卸地點(diǎn)轉(zhuǎn)移而終產(chǎn)報(bào)廢。
7.4新邱露天煤礦自翻車檢修廠房。
1981～1984年建設(shè)。廠房為雙跨予制鋼筋砼排架結(jié)構(gòu),T形鋼屋架加大型屋面板。主跨18.00m,設(shè)一臺(tái)10T橋式吊車,吊車軌面標(biāo)高7.20m。附跨9.00m,T形薄腹梁加大型面板,不設(shè)吊車。
該廠房主跨排架柱基礎(chǔ)持力層為粘土,地基容許承載力為15T/(按當(dāng)時(shí)規(guī)范),而附跨外柱基礎(chǔ)落到了該露天礦早年開溝后返填的煤矸在層上,深約20米,堆積年限愈30年,開挖后尚可見黑土狀煤矸石廠成堆聚成分。設(shè)計(jì)采用了加大柱基底面積(矸石地基承載力按8T/計(jì)標(biāo)),T形薄腹梁與主跨柱上牛腿連結(jié)采用了滾支座等兩項(xiàng)措施,建成后使用情況良好。
7.5海州露天殘煤公司坑底選煤廠房。
2005年建設(shè)。該廠房為鋼框架結(jié)構(gòu),寬7.00米,長(zhǎng)31.50米,高14.30米,三層。廠房?jī)?nèi)裝設(shè)兩臺(tái)振動(dòng)篩及附屬設(shè)備,設(shè)計(jì)年處理毛煤煤量約15萬(wàn)噸。該廠房建造在海天露開煤礦采掘大坑-260米左右水平,基底為采掘廢棄物拋填的大溝,堆積深約14米,堆積年限約20年左右。基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采取了:(1)加大基底面積,取地基承載力特征值為100KPa計(jì)算;(2)加大埋深為-4.00米;(3)設(shè)置構(gòu)架式地梁等三項(xiàng)措施。這項(xiàng)工程自投產(chǎn)使用后至今未出現(xiàn)異常。
在以上幾個(gè)工程實(shí)例中,最后一個(gè)是在堆置年限不足30年的填矸地基上建成的,至今雖未見異常,但我們認(rèn)為應(yīng)當(dāng)盡量避免這種情況。
8. 結(jié)語(yǔ)
8.1實(shí)踐證明,將多年填矸地基(30年及以上)直接作為丙類建筑的地基,在經(jīng)過慎重勘察、處理和適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)措施后,也可作為乙類建筑物地基,這種這作法對(duì)多年以煤礦生產(chǎn)為主的城市,節(jié)約國(guó)土資源,發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)將有很大的意義。這也是我國(guó)現(xiàn)在以大規(guī)模開發(fā)礦產(chǎn), 換取資金建設(shè)小康社會(huì)所必須解決的可持續(xù)發(fā)展的問題。
8.2在多年填矸地基上修建建筑物,應(yīng)當(dāng)掌握規(guī)律性?？辈旌驮O(shè)計(jì)單位在接受這類項(xiàng)工程任務(wù)時(shí),應(yīng)當(dāng)認(rèn)真吸取有一定實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的部門和專家的指導(dǎo)或咨詢意見,防止出現(xiàn)重大失誤。
8.3多年填矸地基上的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)課題,目前研究還很不夠。這個(gè)課題應(yīng)當(dāng)引起有關(guān)政府部門重視,組織各方面的力量,適當(dāng)投入并列入科研課題,進(jìn)行必要的檢測(cè)、試驗(yàn)和研究。并在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,制定出必要的行業(yè)規(guī)程或條例,來(lái)倡導(dǎo)這項(xiàng)課題的實(shí)際應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1]《地基及基礎(chǔ)》教科書 天津大學(xué)、哈爾濱建筑工程學(xué)院、西安冶金建筑學(xué)院、重慶建筑工程學(xué)院合編中國(guó)建筑工業(yè)出版社1978年第一版北京
[2]《地基及基礎(chǔ)》教科書華南工學(xué)院、南京工學(xué)院、浙江大學(xué)、湖南大學(xué)合編
中國(guó)建筑工業(yè)出版社 1981年6月第一版北京
[3]《土力學(xué)地基基礎(chǔ)》教科書陳希哲編著 清華大學(xué)出版社2004年4月第4版北京
[4]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50007-2002 中國(guó)建筑工業(yè)出版社2002年 北京
[5]《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001中國(guó)建筑工業(yè)出版社2002年 北京
[6]《巖土工程勘察報(bào)告》工程編號(hào)2008-002阜新大地工程勘察公司2008年遼寧阜新
[文章編號(hào)]1006-7619(2010)02-01-67
關(guān)鍵詞：軟硬互層；場(chǎng)地勘察；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào)：TU4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2012）18-0088-02
0 引言
對(duì)軟硬互層的研究方法有數(shù)學(xué)物理和概率統(tǒng)計(jì)這兩種。對(duì)于它的考察采取的技術(shù)手段有調(diào)查、鉆探、物理勘測(cè)和化學(xué)技術(shù)、各種觀測(cè)和試驗(yàn)技術(shù)、各種地下水模擬技術(shù)、同位素技術(shù)等。本文僅就巖土工程勘察及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中所涉及的部分關(guān)鍵點(diǎn)提出一些看法。
1 巖芯采取率、軟弱層的詳細(xì)產(chǎn)狀特征及主要的物理力學(xué)性質(zhì)和變形特性及相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
1.1 巖芯采取率的現(xiàn)狀 巖芯采取率對(duì)于一般巖石不低于80%，對(duì)于軟巖、破碎巖石應(yīng)不低于65%。工程地質(zhì)勘察的鉆探工作中普遍采用的是回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)或者沖擊鉆進(jìn)的方法，如果設(shè)備選擇不當(dāng)或者取芯操作不當(dāng)會(huì)引起對(duì)巖芯的擾動(dòng)和磨損、泥漿對(duì)巖芯的沖蝕和局部篩選，造成取芯質(zhì)量較低。同時(shí)，取出的巖芯因泥漿污染，會(huì)影響技術(shù)人員對(duì)巖芯和對(duì)地層狀況的準(zhǔn)確分析，在較復(fù)雜或存在頻繁夾層的地質(zhì)條件下，會(huì)使判斷誤差增大，進(jìn)而影響到工作結(jié)論的正確性和可靠性。對(duì)軟硬互層場(chǎng)地的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也有負(fù)面影響。
1.2 提高巖芯采取率應(yīng)該采取的主要方法和有效措施 提高巖芯采取率，提高鉆孔質(zhì)量，確保地層的準(zhǔn)確劃分，進(jìn)行準(zhǔn)確的地層承載力計(jì)算，按時(shí)完成勘察任務(wù)。如因巖層地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂帶厚度從幾米到十幾米，巖性為碳質(zhì)板巖、泥質(zhì)板巖、千枚巖等，場(chǎng)地地層破碎、地層軟硬互層頻繁，鉆探施工難度大，巖心采取率低，鉆孔的質(zhì)量難以保證，經(jīng)常需要進(jìn)行補(bǔ)心工作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，并出現(xiàn)報(bào)廢進(jìn)尺現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到工程的順利完成。為確研究保質(zhì)保量如期完工，把提高復(fù)雜地層巖芯采取率作為重點(diǎn)攻關(guān)。也有助于軟硬互層的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。
1.2.1 主要方法 干鉆卡取法：該方法要結(jié)束時(shí)，不供水干鉆一段時(shí)間，干鉆進(jìn)尺一般為20～30cm，利用未排除的巖粉擠塞住巖芯，通過回轉(zhuǎn)將其扭斷提出。
卡簧卡取法：要結(jié)束時(shí)，稍稍往上挪鉆具，利用鉆頭上部的卡簧取芯裝置把巖芯卡住并扭斷。
卡料卡取法：用于鉆金剛石或鉆鋼粒，在硬及中硬的、完整、致密的巖層中使用。
沉淀卡取法：要結(jié)束時(shí)，不適用沖洗液，利用巖芯管內(nèi)懸浮巖粉的沉淀，擠塞卡牢巖芯。
1.2.2 有效措施 軟硬互層地層鉆探必須縮小回次進(jìn)尺；在硬層鉆進(jìn)中不宜提動(dòng)鉆具，回次進(jìn)尺宜控制在0.5~1.0m；提鉆應(yīng)輕穩(wěn)；宜用鉆壓700~800N/塊，轉(zhuǎn)速150~180r/min，泵量60~100L/min。在軟層中鉆進(jìn)應(yīng)大壓力、低轉(zhuǎn)速，回次進(jìn)尺應(yīng)控制在0.3~0.4m，有利提高巖心采取率。
另外，松散、破碎地層中采用SD鉆具和植物膠沖洗液也可提高巖芯采取率；植物膠沖洗液護(hù)壁對(duì)提高巖心質(zhì)量也有重要意義意義；鉆具和植物膠配合使用可有效提高巖心采取質(zhì)量。
1.3 軟弱層特征 軟弱夾層的性狀特征受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育程度和地下水的控制。如在地下水水循環(huán)條件較好的巖溶發(fā)育區(qū)、構(gòu)造發(fā)育地段，軟弱夾層較發(fā)育，且性狀較差。各類軟弱夾層的主要化學(xué)成分基本相同，含量存在明顯差異。比如（河源市）希爾頓酒店場(chǎng)地中為的丘陵臺(tái)地，低洼段水量豐富，擬建38層，采用人工挖孔樁；場(chǎng)地中出現(xiàn)砂礫巖、粉砂巖單斜地層，局部地段出現(xiàn)連續(xù)軟弱互層，部分地段無(wú)此現(xiàn)象，也證實(shí)了這個(gè)問題。
2 在工作過程中應(yīng)詳細(xì)了解巖層的水理性、可鉆性及準(zhǔn)確劃分風(fēng)化層及相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
巖層的水理性、可鉆性及準(zhǔn)確劃分風(fēng)化層，對(duì)軟硬互層場(chǎng)地勘察及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)有著至關(guān)重要的作用。為軟硬互層的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)做鋪墊。
2.1 地層的概述 相近的特性構(gòu)成的巖土層，由兩個(gè)平行或近于平行的界面所限制的層狀巖石在形成過程中，由于自然因素（如季節(jié)、氣候等）的周期性變化，引起巖土介質(zhì)等發(fā)生改變，使巖土成分、結(jié)構(gòu)、顏色在垂直、水平上發(fā)生變化，從而在巖層內(nèi)部顯示出成層的一種變化現(xiàn)象。
2.2 它的水理性 軟硬互層的吸水率決定在巖土所含孔隙、裂隙的數(shù)量和大小、開閉程度及其分布情況，和互層的性質(zhì)有關(guān)。如沉積巖普遍吸水率較大，巖體的吸水會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度的降低，也會(huì)加快軟硬互層的風(fēng)化速度。在施工期間應(yīng)尤為注意。
2.3 可鉆性 用來(lái)表示鉆眼或爆破巖石的難度。常用工藝指標(biāo)來(lái)表示，互層容易被鉆頭破碎，往里鉆時(shí)，鉆的速度就高，我們通常就說它可鉆能性好，反之，我們就說它的可鉆性能差?？摄@性能反映軟硬互層在孔內(nèi)對(duì)抗鉆頭損壞的強(qiáng)弱。關(guān)于互層的可鉆性能的類別有兩種不同方法：一個(gè)方法有生產(chǎn)工藝的指標(biāo)決定，另一個(gè)分類方向由互層的機(jī)械性質(zhì)決定?；涌摄@性并不是巖土原來(lái)的屬性，不但有互層的特性來(lái)決定性，而且還決定于鉆進(jìn)技術(shù)工藝條件的高低它受巖土特性的影響。另外在影響互層可鉆性的力學(xué)性質(zhì)中，巖石的硬度、彈塑性和研磨性、鉆進(jìn)技術(shù)工藝條件也起決定作用。
2.4 風(fēng)化層的確定和劃分 在地震勘探中是指地面以下的疏松層，即地震波的低速帶，地球表面經(jīng)各種風(fēng)化作用而形成的疏松堆積層。從上到下，物質(zhì)逐漸變粗，終至于互層。它的形成有熱力風(fēng)化作用：由于白天和晚上存在溫差導(dǎo)致互層的溫度錯(cuò)在差異容易產(chǎn)生崩裂。如冰劈（冰楔）作用：互層孔隙中的水應(yīng)為結(jié)成冰而產(chǎn)生膨脹，只是它的體積增加，其所產(chǎn)生的壓強(qiáng)也隨之增加。鹽分結(jié)晶的撐裂作用：由于互層得水吸收了很多的鹽類，如果它的水分產(chǎn)生蒸發(fā)，剩下的鹽類水一旦到了飽和，就會(huì)使它再結(jié)晶，體積也隨之變大，膨脹力也是。巖石卸荷而引起的剝離作用：上邊的互層沒有了，壓力也就隨之變小了，下邊的膨脹就會(huì)導(dǎo)致互層的破裂。
近年來(lái)，波速原位測(cè)試技術(shù)是軟硬互層勘察中一種發(fā)展很快的技術(shù)，在各個(gè)方面都有應(yīng)用。考察時(shí)要給大量的軟硬互層的物理學(xué)參數(shù)和化學(xué)參數(shù)，用傳統(tǒng)的方法分析這些參數(shù)不但工序復(fù)雜、時(shí)間長(zhǎng)、成本高，而且不確保精度。而采用波速原位測(cè)試新方法則能以較低成本，快速提供有一定精度的互層的物理力學(xué)參數(shù)。所有軟硬互層的考察都與它的物理特征息息相關(guān)，而它的物理力學(xué)特性與物理參數(shù)又有著相互聯(lián)系。針對(duì)他們之間的聯(lián)系可研究多種物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)及其相關(guān)參數(shù)；如利用剪切波速值劃定軟硬互層的全風(fēng)化層和強(qiáng)風(fēng)化層。軟硬互層的形成過程，風(fēng)化層可達(dá)幾十米。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可認(rèn)為其為全風(fēng)化層，但其強(qiáng)度又較大，這樣全風(fēng)化層和強(qiáng)風(fēng)化層的劃定就極易混淆，也給場(chǎng)地軟硬互層的考察判定工作造成諸多不便。一般情況下，軟硬互層和它的波速有很大關(guān)系，互層越密，波速越高，這時(shí)波速測(cè)試就可作為判定風(fēng)化層的有力的判別依據(jù)。
3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮軟弱層的承載力、硬層沖切、水文地質(zhì)條件
軟弱層的承載力、硬層沖切、水文地質(zhì)條件，都應(yīng)合理分析，精確的分析，確保其準(zhǔn)確性，對(duì)軟硬互層場(chǎng)地勘察和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)有重要作用。
3.1 軟弱層承載力 考慮到驗(yàn)證方法的合理性和互層周圍的環(huán)境，分析具有合理性和表征性的數(shù)據(jù)，以及它實(shí)際受力的情況，結(jié)合同類工程巖土特性參數(shù)反分析結(jié)果來(lái)選取工程特性指標(biāo)，把合理性和表征性確定下來(lái)其軟弱層的承載力；有條件時(shí)可以進(jìn)行原位靜載和深層靜載試驗(yàn)，測(cè)試軟硬層承載力；確保其合理性、準(zhǔn)確性！同時(shí)也有利于軟硬互層的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。
3.2 硬層沖切 當(dāng)互層的上下軟硬不同時(shí)，在強(qiáng)度上須同時(shí)考慮持力層的沖切破壞和軟下臥層的強(qiáng)度破壞。這兩種破壞的機(jī)理和條件互不相同。當(dāng)前有關(guān)規(guī)范，對(duì)軟下臥層的強(qiáng)度驗(yàn)算已給出了明確的公式，但對(duì)硬持力層的沖切驗(yàn)算則未提供驗(yàn)算方法，僅硬性規(guī)定了“當(dāng)存在軟下臥層時(shí)，互層以下的硬持力層厚度一般不應(yīng)過小”。此規(guī)定的根據(jù)“主要是考慮到互層硬持力層太薄，會(huì)使互層發(fā)生沖切破壞而承載力明顯降低”。也不利于軟硬互層的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。同樣較為穩(wěn)妥有效辦法是作必要的測(cè)試，綜合測(cè)試巖層強(qiáng)度。
3.3 水文地質(zhì)條件 水文地質(zhì)指自然界中地下水的各種變化和運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。地下水的分布和形成規(guī)律是考察的對(duì)象，地下水的物理、化學(xué)成分及其合理利用，地下水的不利因素將影響工程建設(shè)及其防治等。隨著科學(xué)的發(fā)展和生產(chǎn)建設(shè)的需要，水文地質(zhì)學(xué)由區(qū)域水文地質(zhì)學(xué)、地下水動(dòng)力學(xué)、水文地球化學(xué)、供水水文地質(zhì)學(xué)、礦床水文地質(zhì)學(xué)、土壤改良水文地質(zhì)學(xué)等分支學(xué)科組成。近年來(lái)，地?zé)?、地震、環(huán)境地質(zhì)等方面的研究與水文地質(zhì)學(xué)和相互滲透，又形成了若干新領(lǐng)域。在軟硬互層勘察中和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中，水文地質(zhì)問題一直是一個(gè)極為重要有容易被忽視的問題。由于沒有足夠的注重。招致地下水的各種危害時(shí)有發(fā)生。所以，在軟硬互層勘察中查明軟硬互層水文地質(zhì)的問題，考慮到它的作用和影響是很重要的。對(duì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)也是有益的。
4 總結(jié)
在軟硬互層場(chǎng)地的勘察中，必須注意巖芯采取率、軟弱層的詳細(xì)產(chǎn)狀特征及主要的物理力學(xué)性質(zhì)和變形特性。為了進(jìn)一步提高巖芯采取率，保證巖芯的質(zhì)量，正確選取巖芯采取方法、SD鉆具和植物膠沖洗液配合使用以及縮短回次進(jìn)尺等，都應(yīng)該是比較好的方案。
在工作過程中還應(yīng)詳細(xì)了解巖層的水理性、可鉆性及準(zhǔn)確劃分風(fēng)化層。
基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮軟弱層的承載力、硬層沖切、水文地質(zhì)條件；在軟硬互層場(chǎng)地的勘察中，地下水問題占有相當(dāng)重要的位置，精確合理地查明地下水位，在軟硬互層的場(chǎng)地勘察中一定要仔細(xì)考察水文地質(zhì)問題，查明地下水對(duì)地基的危害。隨著勘察的開展，其必將遭到越來(lái)越普遍的注重，實(shí)在做好水文地質(zhì)工作將對(duì)軟硬互層場(chǎng)地的勘察和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)有著極為重要的作用。
參考文獻(xiàn)：
[1]白福春，錢超英.露天煤礦邊坡勘探提高巖芯采取率的施工工藝探討[J].露天采礦技術(shù)，2008，02.作者：徐禮新，徐榮城（科技與生活2011年10期）.
[2]玉蘭生，等.1981年四川盆地巖質(zhì)滑坡的發(fā)育特征[J].成都；大自然探索，1982，（1）；44-45.
