提高级配碎石在地基换填处理中合格率的研究_莫敏华.pdf

广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES&HYDROPOWER ENGINEERING 2023（2）1概述地基处理采用的方法有多种，常用的有用硬质材料替换软质土或不均匀的土质；或用机械对地基的土质进行强力夯击；或将砂石压进地基中打好的孔里；或在地基里边注水边震动；或在地基上预压重物使土质固结；或将化工材料溶液注入地基土层使土质固结等。实际工程以换填垫层法居多，而且多采用级配碎石材料进行。对于持力层埋深较深区，采用大开挖方式开挖到持力层采用级配碎石回填到统一的标高，由于回填的碎石厚度比较深且分级较多，坡度标高控制精度要求高，合格率难以保证且施工成本较高。本文拟通过利用级配碎石进行地基处理来提高基底换填质量的研究，提出在安全可靠的前提下，达到节约成本、缩短工期及提高施工合格率等对策，编制施工方案，为基坑施工现场提供有效保证。级配碎石是由各种粒径不同的碎石组成，当颗粒组成满足规范要求时，称为级配型集料。级配型集料包括级配碎石、级配碎砾石和级配砾石（或称级配砂砾）。相对于其他换填材料，级配碎（砾）石密实度相对较好，成本低，因此常用于高层建筑的地基处理。对于填方量较大的地基，在施工中通常会采取逐层填筑、处理、检测的工艺。级配碎石回填的施工方法采用分层压实、处理、检测等，施工方法有碾压法和强夯法。碎石填筑地基往往填土厚度不均，基岩起伏较大，这类地基填方区与挖方区地基工程性质相差较大，填方区一般填料级配和粒径不易控制、回填土厚度不均匀、成层状且压缩性大，不经处理不适宜作上部结构基础的持力层，而挖方区地基承载力较高、压缩性小，可作为建筑物的天然地基。目前国内外对碎石回填土地基加固的方法开展的研究较少，如何提高碎石回填处理质量的施工方法有待继续研究。因此，对于地基处理级配碎石回填的施工方法，现有研究侧重于级配碎石的力学性能和配比设计方面，缺乏对提高级配碎石施工质量方面的应用研究，本项目依托在建的高层建筑工程，拟采用戴明环法，通过现场调查、实验分析等步骤，在保证安全可靠的前提下，研究如何以低成本、短工期等方式提高级配碎石施工合格率。2级配碎石地基换填常见的问题理论上，影响级配碎石换填施工质量的原因主要有以下几个方面：（1）局部密实度不足。施工现场级配碎石换填分层压实的压实度出现局部密实度不满足设计要求的现象，是导致验收合格率低的主要原因。（2）分层厚度超标。按照规范及设计要求，级提高级配碎石在地基换填处理中合格率的研究莫敏华,钟成金(广西工业职业技术学院,南宁530001)摘要为了提高级配碎石在地基换填处理的合格率，找出影响换填处理合格率的主要原因：“砂石不均匀”和“换填层湿度不当”。提出在实际施工中采用人机料法环测（5M1E）6个方面的应对措施，提高级配碎石在地基换填处理中合格率的综合性解决策略。关键词地基基础；地基处理；级配碎石；合格率中图分类号TU472文献标识码B文章编号1003-1510（2023）02-0075-03收稿日期2022-08-23基金项目2021年度广西高校中青年教师科研基础能力提升项目“提高级配碎石在地基换填处理中合格率的研究与实践”（2021KY1279）作者简介莫敏华（1976），男，广西梧州人，广西工业职业技术学院建筑工程学院专任教师，工程师，研究方向：建筑工程技术。施工技术 75DOI:10.16014/ki.1003-1510.2023.02.013莫敏华,钟成金:提高级配碎石在地基换填处理中合格率的研究配碎石换填分层厚度不得大于30 cm，同时不小于15 cm，施工中存在分层厚度过大现象。（3）换填材料不合格。实际施工中不同地区、不同施工单位采购的级配碎石的配比不当，导致压实度效果不理想，影响施工质量。实际项目中影响级配碎石换填地基处理的原因往往是以上几方面同时存在。如某高校五层教学楼项目中，根据地质勘察报告及施工图纸，该教学楼基础型式采用的是柱下独立基础，持力层为红黏土，按fak240 kPa设计，对持力层埋深较浅区，基础埋置须进入持力层（红黏土）大于300 mm，对于持力层厚度不足的区域采用大面积开挖方式，并采用级配砂石换填到设计统一的标高，出现回填的砂石厚度深浅不一且分级较多，坡度、标高的控制精度要求高，从而导致级配碎石地基换填处理的合格率难以保证。3提高级配碎石换填质量的对策（1）针对局部密实度不足，要解决的主要问题是回填料粒径和含水量，采用的方法是控制好回填料的粒径，采用较均匀的碎石，试验分别检测砂石级配，然后将砂石按设计比例均匀拌合，其质量均应达到设计要求，如发现砂窝或石子成堆现象，应将该处砂子或石子挖出，分别填入级配好的砂石；针对换填层含水量不当的解决办法是铺筑级配碎石的夯实碾压前，应根据当前环境和干湿度及气候条件，适当洒水以取得砂石的最优含水量。（2）针对分层厚度超标问题，严格要求现场施工人员控制好铺筑砂石的每层厚度，一般为150200 mm，不应超过 300 mm，分层厚度可用样桩控制，视施工条件，可选用碾压或夯实的方法。对大面积的砂石垫层，铺筑厚度可达300 mm，可采用冲击夯实。（3）针对换填材料不合格问题。需要对砂石骨料的生产工艺进行严格控制，同时加强生产过程的管理工作，开展严格有效的监控作业，控制生产成本。确保砂石骨料生产质量的基础上，同时降低砂石骨料的成本。（4）针对实际工程中碰到的影响级配碎石换填施工质量的原因往往是综合性的问题，要根据实际情况采用综合性措施进行解决。如上述提及的实例，在工程项目开展的初期进行了现场级配碎石回填压实度试验、分层厚度抽样测试及现场回填材料抽样级配试验，检查点数200点，其中合格175点，不合格25点，合格率87.5%，形成级配碎石换填施工质量问题频数调查表（见表1）。表1级配碎石换填施工质量问题频数调查表序号1234合计项目局部密实度不足分层厚度超标分层留接搓位置不当土质材料不合格检查点数/点50505050200不合格点数/点1454225合格率/%7692949687.5级配碎石换填施工质量问题频数调查表揭示了局部密实度不足、分层厚度超标、分层留接槎位置不当、土质材料不合格等问题（见图1）。图1级配碎石换填施工质量问题饼分图根据对级配碎石施工质量问题的数据及饼分图分析，发现局部密实度不足的比例较大，达到56%，是影响级配碎石施工质量的主要问题。为此，对局部密实度不足再进行进一步展开调查。对收集的数据进行整理分析，形成局部密实度不足施工质量缺陷分布统计表（见表2）和局部密实度不足施工质量缺陷统计表（见表3）。表2局部密实度不足施工质量缺陷分布统计表序号12345合计检查项目砂石不均匀换填层湿度不当不同基层搭槎处处理不当夯实碾压不足其它局部密实度不足质量缺陷调查检查点数5050505050250合格点数2735444848202不合格点数231562248合格率/%547088969680.876广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES&HYDROPOWER ENGINEERING 2023（2）表3局部密实度不足施工质量缺陷统计表序号12345合计检查项目砂石不均匀换填层湿度不当不同基层搭槎处处理不当夯实碾压不足其它局部密实度不足质量缺陷调查频数231562248频率/%47.9231.2512.504.174.17100累计频率/%47.9279.1791.6795.84100由表3可知，“局部密实度不足”施工质量的主要问题是：“砂石不均匀”和“换填层湿度不当”。因此，可将提高级配碎石换填施工质量问题聚焦到解决“砂石不均匀”和“换填层湿度不当”问题上来。产生“砂石不均匀”和“换填层湿度不当”问题有多种原因，其中包含砂石料未按操作流程进行拌合、技术交底不到位及换填层施工过程未按要求洒水等。针对砂石料未按操作流程进行拌合，可用的方法是采购已经拌和好的砂石料及对现有工人重新交底，严格按流程进行拌和；对换填层施工过程未按要求洒水，可用方法是请专门的洒水车定时洒水及布置临时水管满足现场洒水要求；对技术交底不到位，建议对现场操作工人重新进行技术交底，加强考核分数偏低人员的培训。4对策分析上述工程存在的问题，包含了人、机、料、法、环、测等6个方面。如工人经验不足会引起操作水平不高；换填层施工过程未按要求洒水造成施工工艺不符合要求；砂石料未按操作流程拌合及砂石料配比不当导致材料加工问题；技术交底不到位导致施工班组不按要求施工；检测工具及碾压设备老化要求导致设备不符合；原材料存放时间过长不满足规范要求；作业环境不满足施工条件及受当地季节性天气影响造成施工环境不符合要求；现场工人未按施工方案进行施工造成施工现场组织混乱等。因此，采用的策略应包含人、机、料、法、环、测（5M1E）六个方面，即：（1）人（Man）施工人员培训及交底。经测试，有丰富经验的施工人员施工作业合格率较无经验作业人员高。主要问题是对施工人员培训不足，交底不清，建议有针对性的对各工序工作人员进行岗前培训、考核，加强质量意识教育，建立健全质量责任制，考核合格方可上岗；编写明确详细操作流程，加强工序专业培训；技术人员对现场施工人员进行技术交底，交底清楚明确方可上岗施工。（2）机（Machine）碾压设备使用正常。加强设备维护和保养，定期检测机器设备的关键精度和性能项目，并建立设备关键部位的日常检测制度。对现场作业的碾压设备进行测试，看是否满足施工需求，是否存在设备运转不正常，设备维修不及时等现象。要求机械设备管理人员定期对机械设备进行检查维修，并配备应急设备。（3）料（Material）原材料满足规范要求。在原材料采购合同中明确规定质量要求，督促、帮助供应商做好质量控制和质量保证工作。对进场砂石原材料进行抽样检验，检查原材料的含水量和颗粒级配。原材料的含水量是否稳定，关系到换填的压实度是否均匀等质量问题。砂石配合比对作业质量有直接的影响。（4）法（Method）施工方法符合规范要求。进行开工前试验，按标准流程作业，保证碾压质量和生产进度。在施工过程中，砂石料按流程进行拌合，拌合料摊铺碾压控制是否及时、运输车是否采取覆盖保温、施工过程是否按要求洒水等施工方法将影响施工质量。（5）环（Environment）施工环境符合施工条件。了解施工当地天气情况，收集当地历年同期天气情况，分析预测施工阶段的天气，适当、合理调整原材料的含水量、施工方法和施工工序；作业环境对作业质量有间接的关系，对于施工质量有一定影响，作业现场宽敞空旷，能满足作业车辆及作业人员的作业。（6）测（Measuremunt）检测条件及工具正常使用状态。检测工具作为作业质量检测评定的器材，失效会对检测结果有直接的影响。对现场测量仪器检测情况进行复核，排除检测工具存在不合格、超出使用期限等因素影响。5结语通过以上对策分析，从理论上做好人、机、料、法、环、测6个方面的应对措施，结合设计及规范的要求，施工管理得当，提高作业人员的质量意识，制定有效的施工方法并形成作业指导书和交底，就可以有效提高级配碎石换填处理的合格率。（责任编辑：刘征湛）（英文摘要下转第 83 页）77广西水利水电 GUANGXI WATER RESOURCES&HYDROPOWER ENGINEERING 2023（2）Numerical analysis of transient flow field and pressure fluctuation indraft tube during shutdown of Francis turbineSU Li,MAO Cheng,SHEN Chun-he,WEN Xian-kui(Electric Power Research Institute of Guizhou Power Grid Co.,Ltd.,Guiyang 550002,China)Abstract:In order to study the pressure fluctuation and flow field instability caused by turbine shutdown,numericalstudy of transient flow field in draft tubed during shutdown of Francis turbine from rated operating condition was carried out based on k-turbulence model.The causes for pressure fluctuation and unsteady flow instability in turbinehydraulic passage were analyzed and studied.The results of study show that the pressure fluctuation during the shutdown process of hydraulic turbine can be divided into three stages.At the first stage,there is still high instantaneouspressure fluctuation,and the average value of the overall pressure continues to decrease;at the second stage,thepressure amplitude decreases steadily and the overall pressure rises again;at the third stage,the pressure is stableand no longer fluctuates,and small-scale vortex structure in the draft tube increases and collapses continuously,and finally disappears to achieve a steady flow.Through the change of the velocity field in the draft tube,an in-depth explanation is made on the formation and change of the vortex structure during the shutdown period,which ishelpful to understand and prevent the destructive consequences caused by the shutdown process of the hydraulicturbine.Key words：Francis turbine;transient operation;shutdown process;vortex field;pressure fluctuationResearch on improving the qualified rate of graded crushed stone forfoundation replacement treatmentMO Min-hua,ZHONG Cheng-jin(Guangxi Industrial Vocational College,Nanning 530001,China)Abstract:In order to improve the qualified rate of graded crushed stone for foundation replacement treatment,maincauses which affect the qualified rate were found out to be uneven sand and stone as well as improper humidity ofthe replacement layer.Comprehensive construction countermeasures for improving the qualified rate were put forward in respects of man,machine,material,method,environment and measurement.Key words：Foundation;foundation treatment;graded crushed stone;qualified rate（上接第 77 页）83