1 总则 1.0.1 为促进粉煤灰填筑技术在港口工程中推广使用,正确、合理地贯彻执行国家的技术经济政策,做到时技术先进、经济合理、安全使用、确保工程质量,制定本规程。
1.0.2 本规程适用于低钙粉煤灰(湿灰和调湿灰)进行填筑的码头后方堆场、道路、建筑物低机处理和建筑物回填工程,港口造地绿化及其他结构类似的粉煤灰回填工程可参照使用。
1.0.3 采用粉煤灰或部分采用粉煤灰(灰土间隔)进行填筑和地基处理的工程,必须满足港口工程有关的使用要求。 1.0.4 粉煤灰在港口工程中填筑和地基处理,除执行本规程外,尚应符合国家现行的有关标准。
2 术语的符号 2.1 术语     粉煤灰-从燃煤电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末。  
  干灰-除尘器收集的含水率小于1%的粉煤灰。     湿灰-除尘器收集的用水力排放的粉煤灰。
    调湿灰-装置了调湿设备,保持含水率在10%~20%的粉煤灰。     料堆灰-调节灰运至摊灰场堆积备用,或者将灰池堆置在灰场上晒晾至适当含水量挖用。
    炉底渣-固态排渣炉底部排出的灰、渣。     低钙粉煤灰-由烟煤或无烟煤燃烧所排放的粉煤灰中氧化钙(CaO)含量在10%以下的粉煤灰属于低钙灰。
    高钙粉煤灰-由次燃煤或褐煤燃烧所排放的粉煤灰中氧化钙(CaO)含量在10%以上,甚至高达30%,活性较高、具有一定的自硬性。除硅铝型高钙灰外,还有硫钙性高钙灰。
    静力液化-饱和灰体在不排水情况下受到静荷载时,由于超孔隙水压力骤增而使强度猛降或丧失的现象。  
  动力液化-饱和灰体受到振动时,灰体颗粒骨架在不排水状态下反复经受剪切变形,丧失其抗剪强度,成为流体状态。 2.2 符号
    amax-地面运动最大加速度;     B- 填筑宽度;
    Bp-塑性排水板当量换算直径;     b-塑性排水板宽度;
    Ca-粉煤灰液化应力调整系数;     Cr-室内试验与现场条件差别的修正系数;
    Cm-粉煤灰抗液化强度校正系数;     de-砂井有效排水圆柱体直径;
    dp-塑料排水拌当量换算直径;     dw-砂井直径;
    H-松铺后度;     L-填筑长度;  
  Plw-松铺湿密度;     rd-由土层粘弹性引起的动剪应力降低系数;  
  Q-所需加水量;     S-砂井艰巨;     ω0-粉煤灰原始含水量;
    ω1-粉煤灰要求达到的含水量;     a- 换算系数;
    δ-塑料排水板厚度;     τav-由地震引起的地层的均匀循环剪应力;
    τLa-抗液化剪应力;     σv- 上覆总压力;  
  σ′v-有效上覆压力;     σd /2σ3c-在某一液化周数Nf下由动三轴液化试验得到的应力比。
3 一般规定 3.1 粉煤灰 3.1.1 电厂排放的硅铝型低钙粉煤灰,都可作为港口工程填筑使用。其化学成份SiO?+Al?O?总含量宜大于、等于70%或SiO?+Al?O?+Fe?O?总含量宜大于、等于70%;三氧化硫含量不宜大于3%;烧失量不大于12%的粉煤灰可代替土进行填筑。
3.1.2 用于港口工程填筑的粉煤灰粒径,应控制在0.001㎜-2㎜之间,且小于0.074㎜的颗粒含量宜大于总量的45%。 3.1.3 用于港口工程填筑的粉煤灰应控制其含水量,对于过湿的粉煤灰应堆高沥干至接近或略低最优含水量;用湿法吹填的粉煤灰,加固前应采取排水措施。
3.2 填筑与处理 3.2.1 在选择粉煤灰地基处理方案前,应搜集水文、工程地质、气象等有关资料,以及其他同类工程的处理经验、使用情况和技术经济指标。
3.2.2 位于地震基本烈度6度和6度以上地区的粉煤灰填筑工程,应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》(GBJ11)的有关规定进行设防。 3.2.3
粉煤灰填筑地基处理,应根据建筑物的使用要求、环境等条件,并通过技术经济综合分析,选择最优方案。 3.2.4 粉煤灰储运过程中,应配备必需的劳动保护用品。
3.2.5 受冻地区填筑粉煤灰时,应在电厂调湿灰运至现场后,立即铺设粘呀,使温度保持在冰冻温度以上。 3.2.6 就地加固湿排粉煤灰浅层时,应在灰层表面铺设一定厚度的垫层。
3.3 试验方法 3.3.1 粉煤灰化学成份的测定,应按现行行业标准《水泥试验方法标准》(GBJ176)执行。 3.3.2 粉煤灰的物理力学性能试验,可按现行国家标准《土工试验方法标准》(GBJ123)执行。
3.3.3 粉煤灰填筑地基的承载力标准值,可参照现行国家标准《建筑地基基础设计规范》(GBJ7)进行载荷试验确定。 3.3.4 粉煤灰填筑地基的抗液化性能、宜通过现场标贯或室内动三轴试验及经验判别方法综合分析,并结合工程实践进行判别。室内动三轴试验见附录C。 4
粉煤灰填筑设计原则 4.0.1 粉煤灰填筑设计应包括填筑工宜、参数选择(压实度、含水量、渗透性、压缩性、沉降量、抗剪强度、承载力标准值、浸水软化等)、处理方法、抗液化性能、环境保护等。
4.0.2 粉煤灰在软土地基上填筑时,应同时考虑下卧软土层处理,并进行地基的整体稳定性和沉降量的计算。 4.0.3 粉煤灰最大干密度和最优含水量,宜通过击实试验法实测确定。调湿灰在无试验资料时可参照4.0.3选用。湿灰的松干密度在450㎏/m3~700㎏/m3。
| 表4.0.3
粉煤灰最大干密度和最优含水量 | |
压实最大干密度(㎏/m3 ) |
最优含水量(%) | |
900~1300 |
31~41 | 4.0.4 粉煤灰的渗透系数、压缩系数、毛细水上升高度应通过试验确定,无试验资料时可参照表4.0.4选用。
| 表4.0.4 粉煤灰渗透系数、压缩系数、毛细水上升高度 |
| 击时标准 |
压实度 (%) | 渗透系数
×10-7(m/s) | 压缩系数 (MPa-1) |
毛细水 高度(m) | |
轻 型 | 饱水 |
90~98 | 2.0~15.5 |
0.13~0.37 | — |
| 不饱水 |
90~98 | 2.8~5.5 |
0.10~0.34 | 1.0~1.2 |
4.0.5 粉煤灰的内摩擦角和凝聚力应通过不固结快剪试验确定,无试验资料时,可参照表4.0.5选和。
| 表4.0.5
粉煤灰内摩擦角和凝聚力 | | 压实度
(%) | 内摩擦角φ(。) |
凝聚力C(kPa) | |
90~98 | 20~30 |
5~7 | 4.0.6 粉煤灰填筑设计回弹模量,可按表4.0.6选用。
| 表4.0.6
粉煤灰填筑设计回弹模量 | | 填筑厚度(cm) |
h≤50 | 50≤h≤200 |
h≥200 | |
回弹模量(MPa) | 25~15 |
30~25 | 25~30 |
    注:表值系轻型试验,压实度为90%~98%。 4.0.7 粉煤灰填筑压实度,宜通过碾压机械试压确定,无试验资料时,可参照表4.0.7选用。
| 表4.0.7
粉煤灰填筑压实度 | |
结构层深度(m) |
集装箱堆场及主干道(%) |
其他堆场及次要道路(%) | |
0~0.8 > 0.8 |
95~98 90~95 |
90~95 > 90 | 4.0.8 粉煤灰填筑工程加固处理后受到地下水为影响时,应考虑抗剪强度、压缩模量、地基承载力下降,及压缩系数增大诸因素,必要时宜在设计试验区进行不同时期的观测,并采取相应的措施。
4.0.9 设计吹填工艺时,应对其流程、排灰口进行合理布置。 4.0.10 当粉煤灰作为档土结构回填材料时,其档土结构设计应包括:土压力和附加压力计算、挡土墙的结构稳定性分析(基底的抗倾、抗滑稳定性)、沉降计算和回填排水系统设置等。
5 粉煤灰填筑施工 5.1 一般规定 5.1.1 粉煤灰填筑的施工参数,应根据设计要求和有关试验,及相似工程的经验进行确定。
5.1.2 干法填筑的施工参数应包括:碾压层厚度、允许含水量范围、压实度、碾压机具的工作速度、冲击力、振动频率和碾压遍数等。 5.1.3 湿法吹填的施工参数应包括:密实度、沉降度、承载力标准值等。
5.1.4 对要求长期观测或施工严正的工程,应根据施工进度埋设观测仪器,进行观测。 5.2 粉煤灰的储运 5.2.1 粉煤灰在堆场中储存时,应对其含水量进行控制,过湿的粉煤灰应堆高沥干;过干的粉煤灰,除喷水抑沉外,应在摊铺前2d~3d进行洒水闷料,待接近或略低于最优含水量时运送工地。
5.2.2 粉煤灰宜采用带遮盖的自卸汽车运输和机械化装卸,应防止运输土中扬尘或泄漏造成污染。 5.2.3 粉煤灰的颗粒组成宜及最大干密度和最优含水量有限筑差别的灰源,在现场宜分别堆放。
5.3 现场施工 5.3.1 粉煤灰填筑前在现场应做好以下准备工作;     (1)填筑场地清除杂草、树根、农作物根茎及局部软弱层;
    (2)按设计要求检查排水、过滤及封闭等系统;     (3)加固处理用的施工机具,可参照现行行业标准《建筑地基处理技术规范》(JGJ79)选用。
    (4)湿润粉煤灰和调湿灰的用水,应按现行行业标准《港口工程技术规范》(JTJ221)有关规定选用;  
  (5)备有足够覆盖填筑区粉煤灰表层的土料或其他材料;     (6)排干填筑区内的积水,并清除表层淤泥和腐殖土等;
    (7)放养应按摊铺厚度要求设置松铺厚度控制桩。 5.3.2 粉煤灰摊铺应符合下列规定:  
  (1)粉煤灰的松铺系数应通过试验确定,无试验资料时,可按下列数值选用并在施工中予以调整:     人工摊铺1.5~1.7;
    推土机摊铺1.2~1.3;     平地机摊铺1.1~1.2;
    (2)粉煤灰采用水平分层填筑法施工。摊铺前,应将粉煤灰含水量控制在最优含水量的0.9~1.1范围内,必要时可在摊铺好的粉煤灰层上均匀洒水。纵横向施工搭接要做成台阶或斜坡,搭接长度大于1.5m,保证相邻作业段接头范围内的压实度;
    (3)采用机械灰或人工方法摊铺粉煤灰,应边运边铺,确定合理的运输路线,避免在同一线重复行走,调头。铺筑上层,不得在下层灰面上调头、急刹车,以免造成压实松散。
    (4)土质护坡与粉煤灰填筑同步进行,土质护坡摊铺宽度应满足削坡后的设计要求,并做好土质护坡的排水盲沟;
    (5)根据设计要求,检查预埋的测试设备; 5.3.3 粉煤灰的压试应符合下列规定:  
  (1)用推土机或类似的设备先把粉煤灰摊铺成30㎝~40㎝厚度,通过其压实试验确定合理的摊铺厚度、碾压遍数、机具及压密特性;  
  (2)对松散的粉煤灰层先用推土机或自卸卡车进行初步压实,也可用履带实机具或轻型压路机静压1~2遍,速度采用1.5km/h~1.7km/h,然后用中、重型振动压路机振碾。采用机械摊铺,可直接按用中、重型振动压路机振碾3~4遍,速度采用2.0km/h~2.5km/h,再静碾1~2遍。碾压论迹相互搭接,后轮必须超过两段的接缝;
    (3)碾压达到设计的压实度,每层碾压遍数一般需6~8遍,每遍间歇时间由孔隙水压力消散程度来确定。采用中型振动压路机,每层压实厚度不大于30㎝,一直填筑到设计要求的表高;
    (4)碾压要及时,做到当天摊铺当天碾压完毕,碾压实要使粉煤灰处于最优含水量范围内。如碾压时呈松散状态,要采取洒水湿润;如碾压时呈?quot;弹簧"现象,要采取暂缓碾,开槽翻晒、换灰等方法处理;
    (5)对已摊铺的粉煤灰过干时,要喷洒水调整,其用水量可按下式计算:     Q=LBHP/1+0.01ωo×0.01(ω1-ωo)
(5.3.3) 式中:Q-所需用水量(㎏);     L-填筑长度(m);  
  B-填筑宽度(m);     H-松铺厚度(m);     PLW-松铺湿密度(㎏/m3);
    ω0-粉煤灰原始含水量(%);     ω1-粉煤灰要求到达的含水量(5)
    (6)每层碾压结束后,要在压实层中间部位进行压适合含水量的检测,符合设计要求后方可填筑上层;  
  (7)当粉煤灰填筑因故不能在短时期内继续施工时,要进行表层覆土封闭压实,并作好排水、养护。复工前,若有损毁要按设计要求进行整修。
    (8)粉煤灰曾经验收合格后,要及时用土、沙、碎石等材料铺填封面层; 5.4 建筑物回填 5.4.1
挡土墙后背回填粉煤灰时,应按回填步骤,铺成20㎝~30㎝厚松散水平层,分层碾压不宜作过度压实;碾压机具离墙的安全碾压距离应通过计算或试压来确定。 5.4.2
桥台、挡土墙后背、沟槽回填等工程不能使用重型机械分层碾压的部位,应采用小型夯机或换填其他材料等措施。 5.4.3 受冻地区回填粉煤灰时应采取防止冻胀的措施。
5.4.4 粉煤灰碾压结束后,应测定压试度和含水量。 5.4.5 挡土墙后背设置排水系统应符合下列规定:  
  (1)由适当尺寸和及配材料组成背部排水层和斜向排水层;     (2)排水层厚度大于30㎝,墙中要设置高处墙外水面的泄水孔,其进口处要设置反滤层,防止粉煤灰淋溶流失;
    (3)当回填顶面无结构层时,要铺设一层20㎝厚粘性土。 6 粉煤灰地基处理方法 6.0.1
粉煤灰填筑地基,档其地基承载力、变形不能满足使用要求的,应进行加固处理。 6.0.2 在选择粉煤灰地基处理方案时,应考虑下卧软土层地质条件、结构类型、使用要求、环境影响及施工条件等因素,并确保粉煤灰地基有足够的强度和稳定性。
6.0.3 在选择地基处理方案时,应根据技术经济比选来确定,必要时也可选择联合加固等综合处理方案。 6.0.4 对已选定的处理方法,根据需要可在有代表性的场地上进行相应的现场试验或其他有关的试验,检验设计参数和处理效果,达不到设计要求时,应查明原因,采取措施或修改设计。
6.0.5 干法填筑的粉煤灰地基可采用分层振动碾压法进行处理;湿法吹填的粉煤灰地基可采用加载预压法、真空预压法、强夯法、重锤夯实法、粉喷发等进行处理。
6.0.6 湿灰吹填应符合下列规定:     (1)按设计吹填的高程、面积进行分块,并根据需要合理移动其排灰口位置,使其颗粒达到均一性;
    (2)吹填灰围堤内侧要设置反滤层,防止粉煤灰流泄;     (3)吹填灰的处理方法,根据设计要求达到的沉降量、地基承载利于加固前的试验段检测结果,选择处理方法。
6.0.7 加载预压法处理粉煤灰地基应符合下列规定:     (1)加载预压发处理粉煤灰地基的设计与施工,可参照现行行业标准《火力发电厂地基处理技术规定》(DL5024)的有关规定执行;
    (2)加固渗透系数k≥1×-4㎝/s的粉煤灰层,可不设置竖向排水体;对连同下卧软土层一起处理时,要设备普通砂井、袋装砂井或塑性排水拌的竖向排水体;
    (3)普通砂井直径取20㎝~50㎝,间距按井径比n=de/dw=6~8选用(dw为砂井直径)。袋装砂井直径为7㎝~12㎝,袋装砂井或塑料排水板间距,按井径比n=15~30选用。塑料排水板的当量换算直径按下式计算:
    Dp=a·2(b+δ)/ π (6.0.7-1) 式中 Dp--塑料排水板当量换算直径(㎝);
    a--换算系数,无试验资料时可取a=0.75~1.00;     b--塑料排水板宽度(㎝);
    δ--塑料排水板厚度(㎝);     (4)竖向排水体的平面布置形式采用等边三角形或正方形排列。一根砂经的有效排水圆柱体的直径de与砂井间距S的关系按下式计算:
    等边三角形布置 de=1.05S (6.0.7-2)     正方形布置
de=1.13S (6.0.7-3)     (5)砂井的埋置深度根据堆荷对粉煤灰地基的稳定性和变形的要求确定;
    (6)加载预压处理,在粉煤灰层表面铺设排水砂垫层,其厚度大于40㎝,并设置与砂垫层相连的排水盲沟,将排出的水引出预压区;
    (7)加载按设计要求分级逐渐加载,并同时进行沉降、边桩位移及孔隙水压力等项目的观测,控制其加载速率。沉降速率每天不宜超过10㎜,边桩水平移每天不得超过4㎜,实测超孔隙水压力不得超过预压荷载的50%~60%。
    (8)当平均固结度达到80%以上,平均速率小于0.1㎜/d,承载力满足设计要求后,方可卸载。 6.0.8
真空预压法处理粉煤灰地基应符合下列规定:     (1)真空预压法设计内容包括:粉煤灰透气路径切断工艺;竖向排水体选择;真空预压范围、分区大小和预压时间的确定;计算地基的固结度、变形和强度增长;确定砂垫层的厚度、真空滤管的间距以及设备的数量和布置;
    (2)真空预压的总面积不的小于承重荷载外缘所包围的面积,每块预压面积宜尽可能大且相互连接;  
  (3)真空预压区粉煤灰透气路径切断工艺有深层搅拌桩帷幕、粉喷桩帷幕、封闭式板桩墙加沟内覆水或其他有效的封闭措施;  
  (4)水平向分布的滤水管,可采用条桩、梳齿状、羽毛状等排列形式。滤水管、袋装砂井或塑性排水板的顶部均埋设在排水砂垫层中,根据管路的总排水量、场地地形、排水砂垫层的材料性值及施工特点进行滤水管分布和设计;
    (5)密封膜宜铺设3层,膜周边的密封采用挖沟折铺和平铺厚埋入桩墙软土层下0.50m;  
  (6)对地表沉降、沿深度的侧向位移、孔隙水压力、土压力、地下水位、真空度等项目进行观测;     (7)真空预压处理粉煤灰与下卧软土层时,要设置竖向排水体和铺设排水砂垫层。
    (8)当工程需要时,可采用联合加固方法。 6.0.9 强夯法处理粉煤灰地基应符合下列规定:  
  (1)强夯法加固堆场、仓库的粉煤灰层厚度不宜大于6m;     (2)强夯施工前按设计要求在选择代表性的施工现场进行试夯或试验性施工,根据其结果确定工程采用的强夯参数;
    (3)夯点按三角形或正方形布置,夯击范围要大于承重荷载范围,每边不宜小于3m;  
  (4)根据灰层厚度,铺设0.8m~1.5m厚的山皮上、块石或钢渣垫层等,同时设置盲沟、集水井和竖向排水体。袋装砂井或塑料排水板的上端宜埋设在粉煤灰表层;
    (5)根据粉煤灰地基性质和使用要求确定夯击遍数,一般情况下,夯2~3遍,最后再以低能量满夯一遍。夯击间隙时间按下卧层土的渗透性来确定。
6.0.10 重锤夯实法处理粉煤灰地基应符合下列规定:     (1)重锤夯实法加固浅层粉煤灰的厚度不得超过3m;
    (2)在粉煤灰表层要铺设厚度为0.50m~1.00的山皮土或块石、钢渣垫层等。处理区周围要设置排水沟;
    (3)夯击参数要通过试夯来确定。可先采用小能量搭接排夯,待表层形成一定强度的硬壳后,再用较大能量搭接排夯。
6.0.11 粉喷发处理粉煤灰地基应符合下列规定:     (1)粉喷法设计前要进行室内试验,并按粉煤灰地基土的性质,选择合适的固化剂、外掺剂、掺加料。加固土强度标准值取90d龄期试块的无侧限抗压强度;
    (2)固化剂可选用水泥、石灰、石膏或矿渣等材料,外掺剂选用早强、缓凝、减水、节省水泥的材料。  
  (3)粉喷桩设计要根据承重荷载、粉煤灰层厚度与下卧软土层的深度、物力力学、化学性质确定粉喷桩布置范围和桩长,根据要求的承载力选定其间距,当粉喷桩的置换率为11%~18%时,桩间距不宜小于1.5m;
    (4)喷灰量和外掺合量应根据粉煤灰地基天然含水量选定。水泥掺量一般区桩体重量的10%~15%,并加强剂量和应有环保措施;
    (5)选用合适的施工。粉体发送器、空气压缩机和搅拌站头等要符合桩体参数设计所规定的施工要求;  
  (6)粉喷桩在成桩7d后用轻型动力触探器进行桩体强度检验。对桩身强度有怀疑的桩,应钻取桩身芯样,并测定桩身强度,不合格要进行补桩。
    (7)粉喷桩复合地基的承载力标准值,应按现场复合地基载荷试验确定。复合地基的沉降量计算,按现行行业标准《火力发电厂地基处理技术规定》(DL5024)执行。 7
粉煤灰施工质量检验 7.0.1 施工质量检验包括材料检验、施工过程检查和竣工检验。施工单位应进行分层碾压施工质量检查和工程质量验收。 7.0.2
粉煤灰填筑地基处理的检验包括对其含水量、压实度、强度、变形、孔隙水压力、地下水位等项目的检验。 7.0.3 粉煤灰分层填筑得地基每1000㎡范围内,每层测一组压实度,每组不少于3点(或根据要求决定)。碾压后粉煤灰表层质量除了粉煤灰层不得有松散、"弹簧"和翻浆现象外,还需要环刀法检验,其压实度应符合表4.0.7的规定。
7.0.4 试验区或施工试验段处理后的粉煤灰地基强度,可采用静力触探、标准贯入、十字板抗剪强度和荷载试验等原位测试及其室内试验检验。对大面积处理后的粉煤灰地基或粉煤灰符合地基,其原位测试检验项目应根据设计要求选取。
8 环境保护 8.0.1 粉煤灰填筑工程应符合环境保护要求。填筑前应对其微量元素、浸出液、放射性进行分析,并搜集有关资料。必需时,应按国家有关标准进行检验。
8.0.2 粉煤灰填筑材料,必须符合现行国家标准《建筑材料用工业粉渣放射性物质限制标准》(DB6763)等规定。 8.0.3 填筑粉煤灰的浸出液中有害微量元素应控制到最低程度。浸出液向外排放时,应符合废水排放标准。排放标准见附录A。
8.0.4 埋设在粉煤灰中的钢材、管道宜采用防腐蚀措施。
8.0.5 粉煤灰填筑过程,表层宜经常喷洒水抑尘,防止环境污染。
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