論軟土地基大型循環(huán)水泵房沉井施工的質(zhì)量控制

第29卷第1期電力建設Vol.29 No. 1●78●2008年1月Electric Power ConstructionJan, 2008論軟土地基大型循環(huán)水泵房沉井施工的質(zhì)量控制呂廣寧(江蘇興源電力建設監理有限公司,南京市,210008)[摘要]取水工程是火力發(fā)電廠(chǎng)的重要組成部分之一循環(huán)水泵房作為取水工程中的主要建構筑物,其沉井施工質(zhì)量的好壞直接影響著(zhù)火力發(fā)電廠(chǎng)總體質(zhì)量和施工工期。根據所處地基土質(zhì)的不同,沉井制作、下沉的工藝也不盡相同。文章針對軟土地基的特點(diǎn),重點(diǎn)介紹大型沉井下沉施工的質(zhì)量控制工作。[關(guān)鍵詞]軟土地 基;大型沉井;施工質(zhì)量;控制中圖分類(lèi)號: TM753.64文獻標志碼: B文章編號: 1000-7229 (2008) 01-0078-031節制作高度5.4m,混凝土方量2594 m',第2節制0引言作高度7.5m,混凝土方量3775m',第3節制作高近年來(lái)，循環(huán)水泵房沉井施工工藝逐漸成熟，度7.45 m,混凝土方量3 750.2 m',采取整體下沉的其施工工期短,費用低的優(yōu)點(diǎn)逐漸顯現,在火力發(fā)方式-一次性下沉到位。這種施工方法相比較3次制電廠(chǎng)建設中得到越來(lái)越廣泛的運用。但沉井畢竟是作、多次下沉而言,無(wú)論從施工質(zhì)量、施工安全還是-種施工技術(shù)復雜、不可預見(jiàn)因素多、管理要求高施工工期,均能得到有效保證。的施工方法,特別在軟土地基上沉井的質(zhì)量控制難2.2采取排水 下沉的方法保證下沉的質(zhì)量度更大,一旦考慮不周或施工失誤,就可能造成質(zhì)本工程沉井采取排水下沉、干封底的施工方法,量和安全事故。文章結合國電北侖2x1 000 MW超相比較不排水下沉法，作業(yè)人員能夠清楚地監控沉超臨界火力發(fā)電機組循環(huán)水泵房沉井施工的成功.井下沉的狀態(tài),便于取土和觀(guān)察井底情況,保證封底經(jīng)驗,闌述軟土地基大型沉井施工質(zhì)量控制的重點(diǎn)時(shí)混凝土的澆筑質(zhì)量，但對取土的順序和土塞的高和方法。度等有較嚴格的要求。1工程概況3工程 施工的難點(diǎn)國電北侖電廠(chǎng)2x1 000 MW超超臨界機組廠(chǎng)區3.1工程地質(zhì)條件差 ,施工難度大上部填有一層厚約3.9 m的灰渣,下部30 m為灘涂沉井無(wú)論處在制作還是下沉階段，其持力土層淤泥質(zhì)土,其下為上更新統湖相、濱海相、淺海相的均是淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,該土質(zhì)承載力低,靈敏度和含粘性土,基巖為上侏羅系磨石山組晶屑熔凝灰巖。水率高,飽和度大,水平和豎向滲透系數卻很低,因該循環(huán)水泵房的地下結構外形尺寸為46.7mx此這種土質(zhì)難以采用深井降水使其固結以提高土體38. 2m,外墻厚1.6 m,內隔墻厚1.0~1.2 m,刃腳底承載力。同時(shí),由于該土質(zhì)靈敏度高,極易受到下沉標高-17.00 m,下沉深度約21.8 m,沉井底部縱橫布所產(chǎn)生的擾動(dòng)而被剪切破壞從而產(chǎn)生滑移，這就大置3道和4道寬1.0~1.2m的地梁,將沉井底部分大增加了沉井施工的難度。隔成20個(gè)格倉,底板厚為1.5m,沉井3節總重為3.2沉井區域地質(zhì)土軟弱和沉井自重大25 298t,底板下采用96根φ1 000 mm鉆孔灌注本工程施工區域為北侖電廠(chǎng)一期灰場(chǎng)，灰渣層樁基礎。堆積厚度達到4m左右,地基承載力極低,無(wú)法提供沉井制作所需的地基承載力。其下臥層為同樣地基2工程 施工的特點(diǎn)承載力極低的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,在沉井制作過(guò)程中2.1 沉井采用3次制作和1次下沉的施工方法必須中國煤化工力，以保證沉井該循環(huán)水泵房沉井本體分為3次制作,其中第TYHCNMHG收稿日期: 2007 09-17作者簡(jiǎn)介:日廣寧(1974-),男,大學(xué),工程師,擔任國電北侖電廠(chǎng)監理部總監代表.主要從事土建施工監理工作。第1期論軟土地基大型循環(huán)水泵房沉井施工的質(zhì)最控制3.3沉井下沉系數大,下沉、封底施工難度高則總荷載為257 980kN。第3節制作時(shí)由于第1.2本工程沉井下沉到設計標高后，刃腳踏面均坐節沉井已達到設計強度，可作為第3節的基礎整體落在淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土中,沉井終沉階段下沉系數達受力,砂墊層及素混凝土墊層受力為均布壓力,素混到2.66,若不采取有效的措施,在沉井終沉或封底階凝土墊層總面積為A.=1 008 m2 ,經(jīng)砂墊層進(jìn)行壓力段極有可能造成沉井超沉。擴散后A2=1976.37 m’。3.4沉井下沉階段嵌套樁基的保護難度大4.1.3混凝土墊層抗剪及抗彎驗算本工程沉井刃腳踏面均位于淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土根據前面的砂墊層受力分析可知，混凝土墊層中，因此設計采用φ1 000鉆孔灌注樁作為沉井基基底反力為255.93kPa。取1 m長(cháng)度混凝土墊層進(jìn)礎。在沉井下沉過(guò)程中,由于沉井下沉的擠土作用易行驗算,則分布荷載為255.93kN/m2,可將混凝土墊造成對樁側的水平擠壓，同時(shí)井內開(kāi)挖造成井內外層看作上下均受均布荷載的梁來(lái)處理，由此可得出較大土壓力差，土體向井內滑移引起滑移土體對井混凝土墊層的計算簡(jiǎn)圖如圖1所示?；炷翂|層彎內樁基造成較大水平推力,容易在下沉過(guò)程中引起矩及剪力最大處均在井壁邊沿處。樁基偏位傾斜和斷樁等情況發(fā)生,因此在下沉過(guò)程500中必須采取樁基保護措施。4沉井制作、 下沉質(zhì)量控制重點(diǎn)及方法500[t←-q=255.93 kN/m24.1沉井井體制作前基坑的處理在沉井區域的灰渣平均厚度約3.9 m,其下為淤泥質(zhì)土層,地基承載力特征值僅為45 kPa,由于沉井持力層地基軟弱,增加了沉井制作的施工難度。本工255.93 kN/m2程采用將3.9 m灰渣全部挖除，回填一定厚度砂墊圖1混凝土墊層的計算 簡(jiǎn)圄層，在混凝土墊層中配置鋼筋等方法來(lái)克服地基承4.2沉井制作及接高施工時(shí)腳手架的搭設載力低的施工困難。根據對砂墊層和下臥層地基承沉井制作及接高時(shí),考慮到沉井有一-定的自沉載力的初步驗算，在將灰渣層全部挖除后，鋪設2.0現象，支撐腳手架只能采取懸挑式而不能采用落地m厚砂墊層,砂墊層干容重應達到15.5kN/m'以上。式， 以保證腳手架可以隨井體整體下沉,避免落地式砂墊層鋪設完成后,在砂墊層上、刃腳及底梁下澆筑腳手架因井體下沉導致變形垮塌。1層20 cm厚的C20鋼筋混凝土墊層。從現場(chǎng)施工4.3沉井 下沉施工及糾偏措施實(shí)際情況看,沉井第1節澆筑完基本無(wú)下沉情況,待4.3.1下沉方式及控制措施第3節制作完,平均下沉約1.5 m,采用此方法完全沉井的下沉采用排水下沉法，取土方式為水力能夠保障沉井制作時(shí)的施工質(zhì)量和安全,大大縮短機械取土。本工程沉井穿越的主要土層為淤泥質(zhì)軟了施工工期。土,易產(chǎn)生觸變和蠕變,所以采取擠土下沉,盡量不砂墊層和下臥層承載力驗算根據《建筑地基處擾動(dòng)沉井刃腳下土體,防止沉井突沉。沉井正常下沉理技術(shù)規范》(JGJ79- -2002)表 4.2.1 ,砂墊層壓力擴時(shí),先取外圈井格土體,盡量不從內圈井格內取土，散角為30°,承載力設計值為200kPa。下臥層為①使內圈井格始終保持較高的土塞高度，以保證沉井淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,承載力設計值45 kPa。內外土壓保持相對平衡,防止井外土體向井內滑移,4.1.1沉井第 1節制作時(shí)地基承載力計算從而保證井內嵌套樁基安全及封底時(shí)的穩定。根據第1節制作5.4m,沉井自重約6485t,砂墊層下沉分析計算,在該2層土中，依靠自身重量,一般厚2.0 m。由于沉井第1節制作時(shí),混凝土剛剛澆筑，可以在不掏刃腳的情況下,滿(mǎn)足擠土下沉的條件。下部地基、砂墊層以及素混凝土墊層受力不能均布,沉井下沉時(shí)必須嚴格控制下沉速度，每天下沉且沉井第1節制作時(shí)不能出現自沉情況。因此,第1量以控制在1 m左右為宜，當沉井下沉至距設計標節地基驗算時(shí)底梁下和刃腳下各取1 m的單元體分高2m中國煤化工講自沉情況,放別驗算,各層地基承載力按照特征值控制。緩下:IHCNMHG4.1.2沉井第 3節制作地基承載力驗算(1 U丌1兒爾奴刀川衣1沉井第3節制作后,混凝土總方量10 119.2 m',由以上分析可看出,沉井下沉到設計標高時(shí),若沉井自重為25 298t,考慮施工附加荷載5 000kN，不預留土塞， 下沉系數將達到2.66,沉井將無(wú)法穩●80●電力建設第29卷表1沉井下沉系數分析土層名稱(chēng)層底標痛/m土層厚度/m極限承載摩阻系摩阻力刃腳反力底梁反力下沉系數力/kPa數/kPafkNRJkN砂墊層頂面3.48200.000.0026 656.0059 320.002.94砂墊層1.182:2 929.052.85①淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土-2.123.3175.217 895.7023 351.6251 966.463.04②淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土-16.14.106.4345 591.3014 184.5731 566.202.77③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土-17.40.48112.0446 813.8614 932.3533230.302.66注:沉井自重為25 798t,周長(cháng)為169.8 m,刃腳踏面面積為13.28 m',底梁助面面積為296.6m"。沉井側壁摩阻力系敷按照經(jīng)驗取15 kPa,自然地面以下5m范圍內摩阻力按照減半取值。定,因此,沉井下沉過(guò)程中應始終保持足夠的土塞高133.28 m2 ,則沉井封底穩定的反力總和為59 330.75+度,以保證沉井的穩定。30 162.85z。.(2)沉井封底穩定分析從由沉井下沉系數K<1可得z>6.59 m,因此沉由沉井下沉系數分析可知,沉井封底時(shí)防止下井終沉階段在井格內須保持約7m的土塞高度。本沉的反力由沉井側壁摩阻力、刃腳反力以及底梁工程沉井終沉時(shí),7m高的土塞確保了沉井的穩定,反力3部分組成,其中摩阻力部分為不變量,即f=96根灌注樁也得到了有效的保護,沉井順利地完成46 814 kN,而底梁反力及刃腳踏面反力隨著(zhù)土塞高了封底。度的增加而增加，因此只需增加土塞高度以提高刃4.3.2下 沉時(shí)的主要糾偏方法腳及底梁處土體極限承載力，使下沉系數小于1即本工程沉井糾偏主要采用偏除土的糾偏方式,可保持沉井封底的穩定。沉井封底時(shí),刃腳踏面位于在沉井偏高刃腳一側取土，在刃腳偏低-一側適當回③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土中,底梁底面位于②淤泥質(zhì)粉質(zhì)填砂土。這種方法比較簡(jiǎn)單,但效果很好。當沉井出粘土,2層土層的土體物理力學(xué)指標分別為:②淤泥現位移時(shí),先向沉井偏位方向使沉井傾斜,然后沿傾質(zhì)粉質(zhì)粘土:y=17.7 kN/m', φ=15.7 ,c=7.0 kPa;③淤斜方向下沉，至沉井底面中軸線(xiàn)與設計軸線(xiàn)相重合泥質(zhì)粉質(zhì)粘土:y=18.2 kN/m', φ=13.8 ,c=8.6 kPa?；蚪咏鼤r(shí)，再將傾斜糾正或糾正至稍微相反方向-根據2層土的內摩擦角分別查《地基基礎設計些,最后調整至傾斜和位移允許范圍內。沉井位置如規范》表4.2.3-2得:②淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土:N,=1.355,發(fā)生扭轉,可在沉井偏位的2個(gè)角出土，另外2角填N.=4.220,N.=11.435 ;③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土:N,=0.932，土，借助刃腳下不對等的土壓力所形成的扭矩逐步N=3.524,N=10.858。糾正位置。若自刃腳底面開(kāi)始的土塞高度為z,經(jīng)計算則通過(guò)以上方法,本工程沉井的質(zhì)量、進(jìn)度和安全刃腳底面處的地基極限承載力為110.075+64.751z;均得到了有效的控制，為北侖電廠(chǎng)的順利發(fā)電創(chuàng )造底梁底面處地基極限承載力為-7.262+73.947z。底了有利的條件。梁底面面積及刃腳踏面面積分別為296.6m2及(責任編輯:馬明)Quality Control of Large Circulating Pump House Caisson Construction on Soft SoilFoundationLV Guang -ning(Xingyuan Power Constucion Superision Co, Lud, Nanjing 20008 China)quality of circulating pump house drely afeee plan's overall constuction c中國煤化工nt foundation soilcharaceistics, the caisson fabrication and sinking tchnology may vary sgnifcanly.Epaizes on qualiycontrol oflarge caisson constructions.TYHCNMHG[Keywords] soft foundation; large cison; construction quality; contrl