论软土地基大型循环水泵房沉井施工的质量控制

第29卷第1期电力建设Vol.29 No. 1●78●2008年1月Electric Power ConstructionJan, 2008论软土地基大型循环水泵房沉井施工的质量控制吕广宁(江苏兴源电力建设监理有限公司,南京市,210008)[摘要]取水工程是火力发电厂的重要组成部分之一循环水泵房作为取水工程中的主要建构筑物,其沉井施工质量的好坏直接影响着火力发电厂总体质量和施工工期。根据所处地基土质的不同,沉井制作、下沉的工艺也不尽相同。文章针对软土地基的特点,重点介绍大型沉井下沉施工的质量控制工作。[关键词]软土地 基;大型沉井;施工质量;控制中图分类号: TM753.64文献标志码: B文章编号: 1000-7229 (2008) 01-0078-031节制作高度5.4m,混凝土方量2594 m',第2节制0引言作高度7.5m,混凝土方量3775m',第3节制作高近年来，循环水泵房沉井施工工艺逐渐成熟，度7.45 m,混凝土方量3 750.2 m',采取整体下沉的其施工工期短,费用低的优点逐渐显现,在火力发方式-一次性下沉到位。这种施工方法相比较3次制电厂建设中得到越来越广泛的运用。但沉井毕竟是作、多次下沉而言,无论从施工质量、施工安全还是-种施工技术复杂、不可预见因素多、管理要求高施工工期,均能得到有效保证。的施工方法,特别在软土地基上沉井的质量控制难2.2采取排水 下沉的方法保证下沉的质量度更大,一旦考虑不周或施工失误,就可能造成质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。文章结合国电北仑2x1 000 MW超相比较不排水下沉法，作业人员能够清楚地监控沉超临界火力发电机组循环水泵房沉井施工的成功.井下沉的状态,便于取土和观察井底情况,保证封底经验,阑述软土地基大型沉井施工质量控制的重点时混凝土的浇筑质量，但对取土的顺序和土塞的高和方法。度等有较严格的要求。1工程概况3工程 施工的难点国电北仑电厂2x1 000 MW超超临界机组厂区3.1工程地质条件差 ,施工难度大上部填有一层厚约3.9 m的灰渣,下部30 m为滩涂沉井无论处在制作还是下沉阶段，其持力土层淤泥质土,其下为上更新统湖相、滨海相、浅海相的均是淤泥质粉质粘土,该土质承载力低,灵敏度和含粘性土,基岩为上侏罗系磨石山组晶屑熔凝灰岩。水率高,饱和度大,水平和竖向渗透系数却很低,因该循环水泵房的地下结构外形尺寸为46.7mx此这种土质难以采用深井降水使其固结以提高土体38. 2m,外墙厚1.6 m,内隔墙厚1.0~1.2 m,刃脚底承载力。同时,由于该土质灵敏度高,极易受到下沉标高-17.00 m,下沉深度约21.8 m,沉井底部纵横布所产生的扰动而被剪切破坏从而产生滑移，这就大置3道和4道宽1.0~1.2m的地梁,将沉井底部分大增加了沉井施工的难度。隔成20个格仓,底板厚为1.5m,沉井3节总重为3.2沉井区域地质土软弱和沉井自重大25 298t,底板下采用96根φ1 000 mm钻孔灌注本工程施工区域为北仑电厂一期灰场，灰渣层桩基础。堆积厚度达到4m左右,地基承载力极低,无法提供沉井制作所需的地基承载力。其下卧层为同样地基2工程 施工的特点承载力极低的淤泥质粉质粘土,在沉井制作过程中2.1 沉井采用3次制作和1次下沉的施工方法必须中国煤化工力，以保证沉井该循环水泵房沉井本体分为3次制作,其中第TYHCNMHG收稿日期: 2007 09-17作者简介:日广宁(1974-),男,大学,工程师,担任国电北仑电厂监理部总監代表.主要从事土建施工监理工作。第1期论软土地基大型循环水泵房沉井施工的质最控制3.3沉井下沉系数大,下沉、封底施工难度高则总荷载为257 980kN。第3节制作时由于第1.2本工程沉井下沉到设计标高后，刃脚踏面均坐节沉井已达到设计强度，可作为第3节的基础整体落在淤泥质粉质粘土中,沉井终沉阶段下沉系数达受力,砂垫层及素混凝土垫层受力为均布压力,素混到2.66,若不采取有效的措施,在沉井终沉或封底阶凝土垫层总面积为A.=1 008 m2 ,经砂垫层进行压力段极有可能造成沉井超沉。扩散后A2=1976.37 m’。3.4沉井下沉阶段嵌套桩基的保护难度大4.1.3混凝土垫层抗剪及抗弯验算本工程沉井刃脚踏面均位于淤泥质粉质粘土根据前面的砂垫层受力分析可知，混凝土垫层中，因此设计采用φ1 000钻孔灌注桩作为沉井基基底反力为255.93kPa。取1 m长度混凝土垫层进础。在沉井下沉过程中,由于沉井下沉的挤土作用易行验算,则分布荷载为255.93kN/m2,可将混凝土垫造成对桩侧的水平挤压，同时井内开挖造成井内外层看作上下均受均布荷载的梁来处理，由此可得出较大土压力差，土体向井内滑移引起滑移土体对井混凝土垫层的计算简图如图1所示。混凝土垫层弯内桩基造成较大水平推力,容易在下沉过程中引起矩及剪力最大处均在井壁边沿处。桩基偏位倾斜和断桩等情况发生,因此在下沉过程500中必须采取桩基保护措施。4沉井制作、 下沉质量控制重点及方法500[t←-q=255.93 kN/m24.1沉井井体制作前基坑的处理在沉井区域的灰渣平均厚度约3.9 m,其下为淤泥质土层,地基承载力特征值仅为45 kPa,由于沉井持力层地基软弱,增加了沉井制作的施工难度。本工255.93 kN/m2程采用将3.9 m灰渣全部挖除，回填一定厚度砂垫图1混凝土垫层的计算 简圄层，在混凝土垫层中配置钢筋等方法来克服地基承4.2沉井制作及接高施工时脚手架的搭设载力低的施工困难。根据对砂垫层和下卧层地基承沉井制作及接高时,考虑到沉井有一-定的自沉载力的初步验算，在将灰渣层全部挖除后，铺设2.0现象，支撑脚手架只能采取悬挑式而不能采用落地m厚砂垫层,砂垫层干容重应达到15.5kN/m'以上。式， 以保证脚手架可以随井体整体下沉,避免落地式砂垫层铺设完成后,在砂垫层上、刃脚及底梁下浇筑脚手架因井体下沉导致变形垮塌。1层20 cm厚的C20钢筋混凝土垫层。从现场施工4.3沉井 下沉施工及纠偏措施实际情况看,沉井第1节浇筑完基本无下沉情况,待4.3.1下沉方式及控制措施第3节制作完,平均下沉约1.5 m,采用此方法完全沉井的下沉采用排水下沉法，取土方式为水力能够保障沉井制作时的施工质量和安全,大大缩短机械取土。本工程沉井穿越的主要土层为淤泥质软了施工工期。土,易产生触变和蠕变,所以采取挤土下沉,尽量不砂垫层和下卧层承载力验算根据《建筑地基处扰动沉井刃脚下土体,防止沉井突沉。沉井正常下沉理技术规范》(JGJ79- -2002)表 4.2.1 ,砂垫层压力扩时,先取外圈井格土体,尽量不从内圈井格内取土，散角为30°,承载力设计值为200kPa。下卧层为①使内圈井格始终保持较高的土塞高度，以保证沉井淤泥质粉质粘土,承载力设计值45 kPa。内外土压保持相对平衡,防止井外土体向井内滑移,4.1.1沉井第 1节制作时地基承载力计算从而保证井内嵌套桩基安全及封底时的稳定。根据第1节制作5.4m,沉井自重约6485t,砂垫层下沉分析计算,在该2层土中，依靠自身重量,一般厚2.0 m。由于沉井第1节制作时,混凝土刚刚浇筑，可以在不掏刃脚的情况下,满足挤土下沉的条件。下部地基、砂垫层以及素混凝土垫层受力不能均布,沉井下沉时必须严格控制下沉速度，每天下沉且沉井第1节制作时不能出现自沉情况。因此,第1量以控制在1 m左右为宜，当沉井下沉至距设计标节地基验算时底梁下和刃脚下各取1 m的单元体分高2m中国煤化工讲自沉情况,放别验算,各层地基承载力按照特征值控制。缓下:IHCNMHG4.1.2沉井第 3节制作地基承载力验算(1 U丌1儿尔奴刀川衣1沉井第3节制作后,混凝土总方量10 119.2 m',由以上分析可看出,沉井下沉到设计标高时,若沉井自重为25 298t,考虑施工附加荷载5 000kN，不预留土塞， 下沉系数将达到2.66,沉井将无法稳●80●电力建设第29卷表1沉井下沉系数分析土层名称层底标痛/m土层厚度/m极限承载摩阻系摩阻力刃脚反力底梁反力下沉系数力/kPa数/kPafkNRJkN砂垫层顶面3.48200.000.0026 656.0059 320.002.94砂垫层1.182:2 929.052.85①淤泥质粉质粘土-2.123.3175.217 895.7023 351.6251 966.463.04②淤泥质粉质粘土-16.14.106.4345 591.3014 184.5731 566.202.77③淤泥质粉质粘土-17.40.48112.0446 813.8614 932.3533230.302.66注:沉井自重为25 798t,周长为169.8 m,刃脚踏面面积为13.28 m',底梁助面面积为296.6m"。沉井側壁摩阻力系敷按照经验取15 kPa,自然地面以下5m范围内摩阻力按照减半取值。定,因此,沉井下沉过程中应始终保持足够的土塞高133.28 m2 ,则沉井封底稳定的反力总和为59 330.75+度,以保证沉井的稳定。30 162.85z。.(2)沉井封底稳定分析从由沉井下沉系数K<1可得z>6.59 m,因此沉由沉井下沉系数分析可知,沉井封底时防止下井终沉阶段在井格内须保持约7m的土塞高度。本沉的反力由沉井侧壁摩阻力、刃脚反力以及底梁工程沉井终沉时,7m高的土塞确保了沉井的稳定,反力3部分组成,其中摩阻力部分为不变量,即f=96根灌注桩也得到了有效的保护,沉井顺利地完成46 814 kN,而底梁反力及刃脚踏面反力随着土塞高了封底。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 沉时的主要纠偏方法脚及底梁处土体极限承载力，使下沉系数小于1即本工程沉井纠偏主要采用偏除土的纠偏方式,可保持沉井封底的稳定。沉井封底时,刃脚踏面位于在沉井偏高刃脚一侧取土，在刃脚偏低-一侧适当回③淤泥质粉质粘土中,底梁底面位于②淤泥质粉质填砂土。这种方法比较简单,但效果很好。当沉井出粘土,2层土层的土体物理力学指标分别为:②淤泥现位移时,先向沉井偏位方向使沉井倾斜,然后沿倾质粉质粘土:y=17.7 kN/m', φ=15.7 ,c=7.0 kPa;③淤斜方向下沉，至沉井底面中轴线与设计轴线相重合泥质粉质粘土:y=18.2 kN/m', φ=13.8 ,c=8.6 kPa。或接近时，再将倾斜纠正或纠正至稍微相反方向-根据2层土的内摩擦角分别查《地基基础设计些,最后调整至倾斜和位移允许范围内。沉井位置如规范》表4.2.3-2得:②淤泥质粉质粘土:N,=1.355,发生扭转,可在沉井偏位的2个角出土，另外2角填N.=4.220,N.=11.435 ;③淤泥质粉质粘土:N,=0.932，土，借助刃脚下不对等的土压力所形成的扭矩逐步N=3.524,N=10.858。纠正位置。若自刃脚底面开始的土塞高度为z,经计算则通过以上方法,本工程沉井的质量、进度和安全刃脚底面处的地基极限承载力为110.075+64.751z;均得到了有效的控制，为北仑电厂的顺利发电创造底梁底面处地基极限承载力为-7.262+73.947z。底了有利的条件。梁底面面积及刃脚踏面面积分别为296.6m2及(责任编辑:马明)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中国煤化工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