孫 建 民

(山西機(jī)械化建設(shè)集團(tuán)有限公司，山西 太原 030009)

1 概述

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國僅煤炭行業(yè)，由于采煤引起的塌陷區(qū)已達(dá)到了11.5萬ha。山西省位居全國礦業(yè)大省之首，采礦區(qū)內(nèi)因塌陷、坍塌、水土流失、巖石裸露形成的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生；因露天開采形成的巨大深坑，更是占據(jù)大量土地，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)和生活，城市周圍建設(shè)用地受此限制，土地資源越來越少。

本項(xiàng)目通過項(xiàng)目實(shí)例，針對(duì)露天采礦坑進(jìn)行綜合有效治理，提出達(dá)到可用于建筑用地標(biāo)準(zhǔn)的綜合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了城市可持續(xù)發(fā)展，滿足市場的需求。

2 工程概況

2.1 工程簡況

陽泉某房地產(chǎn)項(xiàng)目，選址于廢棄的私企露天采礦坑區(qū)域，選址區(qū)域采礦坑最大深度53 m，面積約5萬m2，大部分區(qū)域?yàn)椴傻V后無規(guī)劃傾倒回填雜填土、巖塊等，堆積時(shí)間短，業(yè)主方擬采取挖除雜填土至基巖后再回填方式進(jìn)行治理，形成建筑用地。

本采礦坑治理后，將作為33層住宅的人工地基，施工中結(jié)合上部建筑，對(duì)地基承載力的要求、造價(jià)要求、工期要求均要求處治方式必須達(dá)到安全可靠和最高性價(jià)比。

2.2 地質(zhì)條件

根據(jù)勘察報(bào)告揭露，勘察深度范圍內(nèi)，未揭露地下水。場地地基土自上而下分為4層，分述如下：

第①層填土：雜色，含泥巖塊、砂巖塊、頁巖塊、灰?guī)r塊、煤矸石塊、粉土、碎石等，稍濕、松散～密實(shí)、欠固結(jié)?；靥顣r(shí)是以傾倒未經(jīng)處理，回填時(shí)間約2年。

第②層泥巖：灰黑色，破碎，主要礦物為石英、云母等，主要粘結(jié)物為粘土礦物，屬軟巖，具層理結(jié)構(gòu)，巖芯成短柱狀，巖石質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ。

第③層泥巖：灰黑色，較完整，主要礦物為石英、云母等，主要粘結(jié)物為粘土礦物，屬軟巖，具層理結(jié)構(gòu)，巖芯成短柱狀，巖石質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ。

第④層灰?guī)r：灰色，中風(fēng)化，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，主要為化學(xué)沉積物碳酸鈣，層狀構(gòu)造或塊狀構(gòu)造，巖芯成柱狀，為較軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)。

3 處治方式選擇和設(shè)計(jì)

3.1 總體設(shè)計(jì)思路

1)根據(jù)現(xiàn)有采礦坑地貌條件、作業(yè)面積，必須采用挖除上部雜填土至基巖后再回填方式；那么深填礦坑工后沉降穩(wěn)定要求如何保證。根據(jù)以往在高填深挖類似項(xiàng)目中的施工經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)采用了強(qiáng)夯法進(jìn)行分層回填、分層加固。

2)填料選擇。

綜合考慮高填方填坑易于發(fā)生雨水下滲、地下水匯集等影響，第一：采礦坑下部，至少在底部，必須采用較大料徑、水穩(wěn)性較好、滲透性較好的填料；考慮填方量大、經(jīng)濟(jì)性的要求，礦坑底部填料因地制宜首先采用現(xiàn)場挖方區(qū)粒徑不大于30 cm的碎石類土作為回填料，上部填料可采用土石混合料；第二，在填方接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，設(shè)置粘土隔水層。

3.2 原地基處理設(shè)計(jì)

首期場地上部土層主要為露天采煤所棄巖塊，堆積時(shí)間短，地基強(qiáng)度及變形不能滿足建設(shè)要求。針對(duì)這種情況，考慮可靠性和經(jīng)濟(jì)性要求，分建筑物區(qū)域和非建筑物區(qū)域兩種方式進(jìn)行處理。

3.2.1建筑物區(qū)域

1)對(duì)原有雜填土挖掘至基巖面后，再按每層2 m左右厚度分層堆填碎石類土，進(jìn)行強(qiáng)夯處理，強(qiáng)夯能級(jí)擬采用5 000 kN·m。

2)樓座地段若基巖起伏小于5%時(shí)，整平至統(tǒng)一標(biāo)高；基巖面變化較大且大于5%時(shí)，開挖設(shè)置臺(tái)階，對(duì)臺(tái)階分層回填后，與填筑體同步進(jìn)行強(qiáng)夯地基處理。

3)待檢驗(yàn)合格后，再進(jìn)行上部土層的分層回填、分層強(qiáng)夯。

3.2.2非建筑物區(qū)域

1)采用挖除雜填土厚度不大于6 m(預(yù)留一層)，進(jìn)行強(qiáng)夯處理。

2)檢測(cè)合格后，分層回填并進(jìn)行強(qiáng)夯處理。

3.3 回填層強(qiáng)夯加固參數(shù)設(shè)計(jì)

因采用回填方式進(jìn)行露天采礦坑處理，并最終作為建筑用地，尚無先例，故必須采用試夯方式確定其可行性和可靠性。

4 試夯設(shè)計(jì)及試夯結(jié)論

4.1 試夯目的

1)確定地基以及加固填土層有效加固深度；檢測(cè)處理后地基土的強(qiáng)度、承載力和變形指標(biāo)。

2)通過試夯確定適宜于地基土質(zhì)或填料的夯擊能及強(qiáng)夯各項(xiàng)參數(shù)。

3)校核采用設(shè)計(jì)能級(jí)、設(shè)計(jì)參數(shù)施工后，場地的平均沉降量。

4)校核強(qiáng)夯施工停夯標(biāo)準(zhǔn)等施工質(zhì)量控制指標(biāo)。

5)根據(jù)試夯后檢測(cè)結(jié)果，修正強(qiáng)夯參數(shù)，保證處理效果滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 試夯區(qū)參數(shù)確定

試夯區(qū)1∶5 000 kN·m強(qiáng)夯正方形布點(diǎn)，面積為60 m×40 m共2 400 m2。

試夯區(qū)2：

2-1試夯區(qū)，5 000 kN·m強(qiáng)夯三角形布點(diǎn)，面積為30 m×40 m共1 200 m2。

2-2試夯區(qū)，3 000 kN·m強(qiáng)夯三角形布點(diǎn)，面積為30 m×40 m，共1 200 m2。

4.3 強(qiáng)夯施工參數(shù)設(shè)計(jì)

強(qiáng)夯施工參數(shù)設(shè)計(jì)見表1～表3，布實(shí)圖見圖1～圖3。

表1 試夯區(qū)1強(qiáng)夯地基處理參數(shù)設(shè)計(jì)

表3 試夯區(qū)2-2強(qiáng)夯地基處理參數(shù)設(shè)計(jì)

4.4 試夯施工技術(shù)要求

1)強(qiáng)夯分三遍進(jìn)行，點(diǎn)夯分兩遍隔行施工，滿夯一遍完成。每遍夯完，整平場地，進(jìn)行下一道工序。

2)在填土與原土的搭接面開挖成階梯狀搭接，每3 m高設(shè)置不小于3 m的卸荷平臺(tái)，邊坡整體坡度不小于1∶1。

4.5 試夯分析及試夯結(jié)論

4.5.1試夯分析

1)夯擊數(shù)—夯沉量關(guān)系曲線。根據(jù)強(qiáng)夯現(xiàn)場施工記錄中數(shù)據(jù)，計(jì)算出每擊夯沉量平均值，并以此繪制出夯擊數(shù)—夯沉量關(guān)系曲線，見圖4～圖6。2)試夯前后地面高程變化數(shù)據(jù)對(duì)比分析見表4。

表4 試夯前后地面高程變化數(shù)據(jù)對(duì)比分析

4.5.2試夯結(jié)論

通過本次試夯成果綜合分析，試夯段土的物理力學(xué)性質(zhì)已有明顯改善，試夯均滿足、且測(cè)試結(jié)果大于設(shè)計(jì)要求，試夯處理后的地基土復(fù)合承載力均達(dá)到180 kPa以上。

針對(duì)5 000 kN·m能級(jí)強(qiáng)夯正方形和正三角形兩種布點(diǎn)形式，正三角形5.5 m布點(diǎn)形式夯沉量大，效果好，且更經(jīng)濟(jì)，故最終選用兩種強(qiáng)夯參數(shù)：

1)5 000 kN·m能級(jí)強(qiáng)夯正三角形布點(diǎn)強(qiáng)夯。

回填厚度按虛鋪厚度6.5 m一層控制，鋪料時(shí)按每層約2 m分層堆填攤鋪，點(diǎn)夯夯擊能為5 000 kN·m，夯點(diǎn)間距5.5 m，呈正三角形布置；每點(diǎn)夯擊14擊，且最后兩擊的夯沉量不大于100 mm；滿夯能級(jí)為2 000 kN·m，滿夯4擊，錘印搭接不小于1/4d。

2)3 000 kN·m能級(jí)強(qiáng)夯正三角形兩種強(qiáng)夯。

回填厚度按虛鋪厚度4 m一層進(jìn)行分層強(qiáng)夯加固，鋪料按每層約2 m厚度分層堆填，點(diǎn)夯夯擊能為3 000 kN·m，夯點(diǎn)間距4.5 m，呈正三角形布置；每點(diǎn)夯擊12擊，且最后兩擊的夯沉量不大于50 mm；滿夯能級(jí)為2 000 kN·m，滿夯3擊，錘印搭接不小于1/4d。

4.6 大面積回填加固施工

4.6.1采礦坑處理前開挖

1)場地處理區(qū)挖除雜填土厚度不大于6 m，樓座處理區(qū)挖至基巖面處。

2)施工區(qū)搭接面開挖成階梯狀搭接，每3 m高設(shè)置不小于3 m的卸荷平臺(tái)，邊坡整體坡度不小于1∶1。

根據(jù)地形、地勢(shì)作好防洪及排水(截水)系統(tǒng)。利用場區(qū)永久或臨時(shí)排水系統(tǒng)，排除場地水流或洼地積水。

4.6.2采礦坑分層回填、分層強(qiáng)夯

采礦坑分層回填按每層厚度不大于6 m，采用5 000 kN·m強(qiáng)夯加固。

上部接計(jì)隔水層標(biāo)高時(shí)，混合土填料每層厚度不大于4 m，采用3 000 kN·m強(qiáng)夯加固。

4.6.3隔水層施工

場地回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高下2 m時(shí)，回填粘性土，作為頂層封閉層，起隔水作用。

粘性土采用振動(dòng)式壓路機(jī)分層碾壓，根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)，每層攤鋪厚度30 cm，碾壓遍數(shù)不小于8遍，壓實(shí)度不小于95%。

5 露天采礦坑治理結(jié)論

本項(xiàng)目已按照GB 50202—2002建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范和JGJ 79—2012建筑地基處理技術(shù)規(guī)范及國家相關(guān)規(guī)范條文進(jìn)行驗(yàn)收。

經(jīng)由業(yè)主委托具有國家相關(guān)資格證書的第三方測(cè)量單位進(jìn)行監(jiān)測(cè)、2015年開始監(jiān)測(cè)，每月觀測(cè)1次，未見明顯異常情況，沉降穩(wěn)定滿足要求。

6 結(jié)語

本露天采礦坑采用的分層回填、強(qiáng)夯加固治理方法，可充分利用礦區(qū)廢棄堆積的非煤巖石，通過治理形成滿足要求的建設(shè)用地，可靠、環(huán)保，具有明顯的環(huán)保和節(jié)地效益，可供同類工程借鑒采用。