矿山地基处理的优质低价与绿色低碳

　　——访江西基业科技集团有限公司董事长刘献刚

　　◎  本报记者 刘艾瑛

　　矿山项目地基处理是矿山建设基础的重要环节，直接关系到建设工期、所需造价、低碳节能环保等。江西基业科技集团有限公司（以下简称“江西基业集团”）作为该领域的领军企业，公司董事长刘献刚不仅是一位企业家，更是一位研究型技术专家，深耕行业四十载，先后获得国家首届发明创业奖、新中国成立70周年“百名建筑工匠”称号。他带领团队在“地基处理”“桩基工程”和“基坑（边坡）支护”等岩土工程领域完成了三大系列10余项成套工艺技术发明，获得60余项国家专利；先后主编企业标准2项，参编地方标准1项，参编国家工法2项，主导编制国家行业标准1项，参与审查国家标准1项。

　　刘献刚作为行业奠基人，深知矿山建设项目地基处理方案统筹设计与施工的重要性，倡导充分利用场地原有的杂填土、开山石体，因势利导综合利用，通过选矿、建设、工艺等跨界资源整合，实现原生态治理的绿色建设理念，达到“永久使用”的持续效果。近日，《中国矿业报》记者就矿山建设地基处理专访了刘献刚。

　　记者：请问矿山建设用地地基处理有哪些特点？地基处理的难点主要表现在哪些方面？

　　刘献刚：矿山建设地基处理工期特别紧，这是共性特点，一是项目前期批复难度大、周期长，就会压缩项目建设时间；二是项目投资回报要求，利息成本高，也会尽可能压缩项目建设时间；三是行业“三边建设”常规做法，边设计、边施工、边生产，这也在一定程度上挤压了建设时间。

　　矿山建设选址可用场地主要分为三类，山区丘陵地带的挖山填谷造地；滨海临江近水区域的吹填、堆废造地；废弃矿石、灰渣堆场区域的再次利用。

　　矿山建设场地地基主要包括地面地基和工程地基，按上述三类选址，处理难点各有不同。

　　推山造地由新近挖、填方组成，固结时间短；场地面积大，填土厚薄不均，从0米至数十米不等；传统处理法的工后沉降量大且不均匀，有效处理深度难以到位，严重影响场地后期的正常使用。

　　吹填造地因为淤积软弱、吹填粉颗粒多、厚度大、含水量大、松散欠固结，强度极低、压缩性大，不做处理无法使用；夹含块石、孤石，因为含量不等，粒径大小不匀，传统成桩工艺都惧怕挤石、破石、穿石，故处理施工难度大，工期长、造价高；废弃矿石堆场，填充物粒径大小不均，回填厚度大，松散且有时形成架空，难以进行桩基施工，处理不当则使用期间风险极大（滑移或坍塌）；桩基设计难度大，负摩阻计算复杂。

　　若地基处理方案失当，则易造成使用功能下降、场地硬壳脱空、土体渗透污染及扩散严重、整体滑移风险潜伏、耗材及造价过大、工期过长等严重后果。

　　记者：矿山建设用地地基处理通常是什么流程？流程中的各个环节都发挥了哪些作用？

　　刘献刚：处理前方案选择与性价比测算非常重要。矿山建设用地地基处理流程通常包括5个环节。

　　一是可行性研究，根据设计要求，结合场地岩土特征及周边环境条件，进行多种（3~5种）不同处理工艺的“技术可行性分析”，确保能顺利实施。二是造价测算，根据各种不同处理工艺特征、材料价格、施工人、机费用，分别测算出施工造价。三是工期分析，根据施工设备能力、场地条件，测算施工效率与工期需要。四是碳耗及节能环保效果分析，耗用材料+实施过程+现场影响。五是方案选择，分别拿出2~3个最优方案的量化指标（这些量化指标有时差别很大），提供比较结果，供决策者选用。

　　记者：你所倡导的“优质、低价、绿色、低碳”地基处理技术，有哪些特点，且能解决哪些实际问题？

　　刘献刚：我们所倡导的这些“原生态地基处理技术”，是建立在充分利用地球表面陆地均有的现成原土石体上，经施以科学的处理方法（动力固结法或排水固结法等）后，达到强度提高、原性状不变的“高强复合地基”作用，能满足各种工程需要。具体为：双重挤密作用，高频冲击振动挤密+高能锤击夯实挤密；双重固结作用，排水（加水）固结+动力（振夯）固结；利用顺轨超长柱锤，加大有效处理（或影响）深度；对地下障碍物进行充分利用，将乱石岗、孤石群、砾（漂）石层等变废为宝，形成骨料桩体；通过提高增强体的承载性能与楔形墩（桩）体的耐压抗挤作用，提升强度递增时效性；重视墩（桩）土应力比的平稳过渡与相互协调作用，减少沉降差异值；骨料褥垫层的排水、补水功能与协调作用；充分利用矿区回填的原土、石体作为加固地基原材料，经综合处理后形成高强复合地基，满足设计要求，获得“一劳永逸”的综合处理效果。

　　记者：请举例说明矿山建设用地地基处理不同方法的效果。

　　刘献刚：矿山建设地基处理方案选择需要全面的综合性分析，我举两个案例予以说明。

　　某锌矿工程地基经比较后，采用双重挤密固结法（专利技术）高强复合地基，根据不同的松填土层厚度及不同的设计轴压力（承载力），选用堆料场地，采用组合锤法地基处理技术，主体基底采用双重挤密固结法，进行分区处理，取代原定的“强夯+预制方桩+孔底及桩周土注浆复合地基处理方案”，同时形成厚度较大的泌水土层，确保防渗及环保效果。处理后经再次测算，工程质量完全达到或高于设计要求，但工期仅是原来的1/3，工程造价降低28.5%，碳排放量仅为原方案的42%。

　　另一个案例是某瓷土（含锂）选矿厂高强复合地基处理工程。该工程基础及相关范围内的地基，采用了住建部“十一五”推广应用的国家创新技术“组合锤法地基处理技术”，其中，柱下基础区域采用组合锤法+顺轨冲击成孔破石挤密桩法（专利技术）相结合的方式进行处理；场地区域回填厚度在10米范围内的区域采用组合锤法处理，10米-15米区域采用组合锤法+顺轨冲击成孔破石挤密桩法相结合的方式进行处理。处理前后经反复验证与测算，工程完全达到或高于设计要求，但工期、造价均比原桩基方案减少了约1/3，碳排放量仅为原来的1/3，减少了约2/3。

　　记者：近年来，江西基业集团发展进程如何？未来是怎样的发展方向？

　　刘献刚：近年来，江西基业集团致力于打造完整的产业链，以岩土工程施工、工艺研究、工程机械制造、建筑节能、海绵城市、地下空间开发等领域发展为基础，带动新能源、新基建、智能设备产业协同发展，充分发挥整体协调优势，以集团化管理模式优化配置各项资源，以集团化平台经营模式增强公司整体创新能力，分别在广东、福建、云南、贵州、安徽、上海、北京等地设立分支机构，业务遍布全国十几个省（区、市），完成各类基础单项施工7000余项。

　　未来，江西基业集团将继续在矿山建设的地基处理与岩土工程工艺研发中，全力推动绿色建筑及技术创新等向更深更广方向发展，继续加大与各科研机构的合作力度，始终本着不断进取的开拓精神，确保这种地基处理技术能使用一代、储备一代、研发一代，与时俱进，立足国内、面向国外。

　　记者：根据对矿山建设“地基处理”实践及这么多年对“处理工艺”的研究，您最深的感悟是什么？

　　刘献刚：这可以用我这么多年来在各种学术会议及实际行动中一直倡导的几句话来概括：因势利导处理、顺其自然利用；和谐共处建矿淘金，变废为宝降碳创利。只要我们能本着资源是宝贵的，且是可以整合与利用的，则地基处理的“优质低价与绿色低碳”的目标就一定能够实现。