深厚沙土地基循环水泵房基坑结构设计

电力勘测设计BEUBTRB POOEB SURMEY 8 DESIHN>发电设计 深厚沙土地基循环水泵房基坑结构设计深厚沙土地基循环水泵房基坑结构设计廖泽球'，张晓云”(1.广东省电力设计研究院，广东广 州510663; 2. 北京市自来水集团，北京100089)摘要:深厚沙土地基条件下，循环水泵房大型深基坑在开挖条件允许情况下，基坑上部采用放坡方案，基坑下部支护采用地下连续墙结构是可行的施工方案。在深厚砂层中施工地下连续墙，由于砂层的稳定性较差，在槽段成孔时，成槽机在槽段中活动、以及吊机在槽段旁行走，很容易引起槽孔内砂层坍塌现象，应给予重视。在槽段两侧采用水泥搅拌桩加固，是避免出现坍塌的有效措施。关键词:沙土地基;循环水泵房;基坑支护。中图分类号: TM621文献标志码: B文章编号: 1671-9913(2015)S1-0306-04Structural Design of Foundation PitCirculating Water Pump House in Deep Sand GroundLIAO Ze-qiu', ZHANG Xiao-yun2(1. GuangDong ElectricPower Design Institute, Guangzhou 510663, China;2. Beijing Waterworks Group, Beijing 100089, China)Abstract: If the open excavationconditions arefeasible, The constructionscheme of partiallyslope excavation and therest using foundationpitsupport with underground diaphragm walls can be adopted in circulating water pump houselarge underground pit in deep sand ground. Because of the worsestability of sand layer, the reciprocation of the grooverin the groove and the crane moving nearby is easily caused the sand layer parialollapseon both sides of thegroove.We should pay more attention to it. The collapse should effectively be avoided through reinforcing the both sides' sandlayer of the groove using cement mixing piles.Key words: sand ground; circulating water pump house; foundation pit support.1概述房的基坑支护方案考虑了地下连续墙、沉井、某发电厂循环水泵房位于海边吹填沙土地排桩支护等技术方案;经进行综合技术经济分基上;该循环水泵房按规划容量建设(含海水析比较，考虑基坑尺寸较大，采用沉井方案，淡化)，- -次建成，泵房长91.5m， 宽40.6 m,下沉安全风险较大;采用排桩支护则墙体整体.深17.45m，属于大型超长深基坑工程。地质条性较差;最后确定选用墙体整体性较好，施工件属于在海漫滩涂上吹填海砂，地面吹填砂层安全性也较高的地下连续墙方案。地下连续墙以下是天然厚细中砂层、淤泥层、粘土层，岩.同时作为循环水泵房的地下墙体结构，以节省层埋深超过45 m;地层上部砂层透水性大，地投资。下水直接与基坑外海水联通，地质条件差;泵根据以往经验，在上部厚度近10 m的松散房基础只能以下部粘土层作为持力层。对该泵砂层中施工地下连续墙，如果不对砂层进行处中国煤化工*收稿日期: 2013-03-29作者简介:廖泽球(1964-), 男，广西平南人，硕士研究生，高级工程师，主要从事电.MYHCNMH G作。306. 2015年03月 增刊1> 发电设计 深厚沙土地基循环水泵房基坑结构设计勘测设计电力EEGOHOE POMER SUBMEY & DGS0F0理，在地下连续墙成槽时，容易造成塌孔现象;低压缩性，平均厚度3.43 m。而且由于地表土层承载力较低，地下连续墙施淤泥⑤:属高压缩性、低强度、高灵敏工过程中，成槽机和钢筋笼吊机的重力压载作度地基土，平均厚度3.59 m。用，也会加重槽孔坍塌。塌孔问题不但影响施淤泥质粘土⑤13:呈饱和、流塑状态，属工安全，还会造成混凝土严重超灌;超灌的混高压缩性、低强度地基土，平均厚度2.98 m。凝士在泵房地下墙体施工时需要凿除，增加施粘土四:呈饱和、软塑状态，属高压缩工麻烦。为了解决塌孔问题，经深入分析研究，性土层，平均厚度3.30 m。决定采用在槽段两侧砂层范围各施工一-排水泥粘土④μ2:呈饱和、可塑状态，强度较高、搅拌桩对槽段进行护壁;同时根据成槽机和钢中等压缩性土层，平均厚度9.10 m。筋笼吊机的履带行走位置，在履带位置下也设从地质资料可看出，地基上部有超过10 m置一排水泥搅拌桩，减少施工机械对砂层的附的细砂层，该砂层对地下连续墙的成槽施工是加压力，减少对槽段产生的侧向压力，从而避非常不利的，必须采取措施进行处理。免槽段侧向塌孔。上述技术方案采用理正基坑软件进行结构3泵房下部结构布置计算，该泵房地下连续墙施工过程中没有出现循环水泵房为露天布置型式,泵房长91.5 m,塌孔现象，结构安全。实践证明，采用上述技宽40.6m,深17.45 m,地下墙体采用地下连续术方案取得了效果。墙结构方案，地下连续墙厚1.0 m。循环水泵房2地质条件设计室外地面标高7.6m，泵房(进水间)底板循环水泵房所在场地原地貌为风成海积砂标高一9.85 m，位于四粘土层，地下连续墙地，地面标高在一1.0~ 2.0 m之间(1956年黄墙底标高一19.20m，以小⑥12粘土层作海高程系)。经人工吹填后，场地平坦，地面标为持力层，地下连续墙进入持力层9.35m。基高在7.6m左右。坑内设混凝土支撑三道和钢管临时支撑一道。场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震混凝土支撑结合泵房内的隔墙进行布置，加速度值为0.10g，地层分布由上而下为:施工后不需拆除，后续的隔墙将混凝土支撑含吹填砂①;:呈湿、松散状态,平均厚度5.78 m。在内。钢管临时支撑属于影响泵房内运行水流细中砂④|:中等压缩性，低强度地基土，的撑梁，为避免泵房建成投运后钢管支撑对水平均厚度3.02 m。流流态产生不良影响，在泵房下部主体结构施细中砂④2:呈饱和，稍密状态，属中等偏工完毕后拆除，基坑横剖面图见图1。7.60地面~L混凝士支撑2.80细中砂④n-9. 85\临时钢支樓地下连续墙20000|地下连续墙枯土➊w中国煤化工图1基坑横剖面图MHCNMH G2015年03月增刊1 . 307电力勘测设计.BBUR0B POUOUERB SuMEY & 080>发电设计深厚沙土地基循环水泵房基坑结构设计4砂层地基处理方案最后，地下连续墙成槽抓斗机和钢筋网片由于基坑深度较大，而且地层上部软弱砂吊机在槽段旁行走;由于履带对地面产生的压层、淤泥质土层厚度较大，物理力学指标较低，力较大，在槽段形成后，槽段两侧砂层实际上如果按照常规施工方案，在地面直接施工地下处于近似垂直临空状态，只靠槽段内的触变泥连续墙，则地下连续墙的侧向受力将非常大,浆压力维持平衡和稳定:在施工机械履带压力造成地下连续墙的厚度和配筋将明显加大，造作用下，引起的附加砂层侧向压力也会造成槽价增加较多。另外，较厚的细砂层对地下连续段侧向塌孔失稳。因此，在靠槽段侧的吊机履墙的施工非常不利，存在地下连续墙成槽施工带行走路线下设置一-排水泥搅拌桩: 搅拌桩深.时、槽孔侧向坍塌甚至引起地面沉陷等安全风，入到砂层下部的粘土层，将吊机荷载的主要部险，影响正常成槽施工。经过研究，决定采取分直接传到下层的粘土层中，从而避免施工机三个方面的技术措施来解决。械荷载引起槽段塌孔问题。另-条吊机履带下首先，基坑上部采用放坡方案，将泵房基则可不处理，见图2。坑先按1 : 2放坡开挖至2.80 m高程(高于地由于表层吹填砂较松散，在槽段外侧的施下水位0.5m),作为施工地面，然后再施工地工机械行走区地面浇筑200mm厚的混凝土，下连续墙;这样既减少了基坑地下连续墙的侧配单层钢筋网，进行地面硬化。混凝土地面也向受力，也减小了影响连续墙成槽的砂层厚度，有利于分散地面施工机械荷载和保护搅拌桩。工程造价相应减少。待连续墙支护部分施I完采取上述措施后，确保了泵房基坑地下连续墙毕后，再将泵房地下墙体接高至设计地面，见的施工安全和文明施工。在槽段两侧设置水泥搅拌桩后，也起到了第二，解决槽孔成孔侧向坍塌问题。泵房一定的地 下连续墙施工导向作用。因此，常规地下连续墙施工地面降低后，基坑上部仍有超的在地下连续墙项部两侧设置的混凝士导墙可过5m厚的细砂层。在槽段两侧各设置- -排水进行简化，以节省投资。泥搅拌桩;搅拌桩直径60mm平面搭接150 mm,5地下连续墙结构计算搅拌桩深度为砂层深度范围，进入砂层下面粘土层以下500 mm,起到挡砂作用，避免槽段施泵房地下连续墙结构计算采用商用理正深工时机械上下活动和砂层不稳定出现侧向坍塌。基坑结构计算软件、采用增量法进行计算。泵水泥搅拌桩布置横剖面图见图2。房基坑开挖到底后，地下连续墙墙体结构计算结果见图3。泵房基坑开挖到底，施工完泵房混施工机候7.60凝土底板，拆除下层的临时钢支撑后，地下连续墙墙体结构计算结果见图4。38根据上述计算结果，自上而下四道支撑的最大单宽支撑力分别为100 kN/m、225 kN/m.289kN/m、204kN/m。地下连续墙承受的单宽米房基扰最大弯矩:基坑侧1429 kN . m/m，基坑外侧373 kN . m/m。比较图3和图4，可看出拆除下层的临时钢支撑后，剩余的混凝土支撑和地下连续墙的地下涟续塘受力和水平位移均有所增大。这是因为施工完土@w泵房混凝:土底板、拆除临时钢支撑后，临时钢| -18.20支撑原来承受的203.68kN/m水平压力，转化为由地下连续中国煤化工反和混凝图2水泥搅拌桃布置横剖面图土支撑承担,IYHCNM H C渐分配的308.2015年03月 增刊I1勘测设计电力> 发电设计深厚沙土地基循环水泵房基坑结构设计EEGOHOE POMER SUBMEY & DGSI0F0-20___ 8.ON D178.45N_212.06203.6B.N15.202.0d_弯矩KN-m)剪机KN)压MKN/m)位移(mm)(119828---(275.52)(-37362)---(268.0)(14250)--(184.42)(-759)---0.000图3基坑开挖完毕地下连续墙内图工况11--拆撑4 ( 9.35m )8010.025.1N000N土压力(KN/m)弯矩(KN-m)剪力(KN)(-1687.0---223.54)(25)---0.12)<(14277)---(373.38)(-443.90)---(356.52)图4下层临时钢支撑拆除后地下连续墙内力图结果。弱地基的大型基坑。经过技术经济方案比较，地下连续墙外侧的水泥搅拌桩对地下连续选用墙体整体性较好、施工安全性也较高的地墙而言起到一-定的挡土作用;而且水泥搅拌桩下连续墙方案;地下连续墙同时作为循环水泵本身有一定的刚度，对减少地下连续墙的结构房的地下墙体结构的一部分，是安全可靠的。内力是有利的。为方便起见，在计算中不考虑对于深厚砂层软弱地基的大型基坑，在水泥搅拌桩的作用，将其作为安全储备。自然放坡安全允许情况下，基坑上部采用放坡根据上述墙体弯矩计算结果,按照现行《水方案，可减少基坑地下连续墙的侧向受力和砂工混凝土结构设计规范》进行地下连续墙墙体层对基坑槽孔稳定的影响程度，具有--定的经的结构配筋计算。根据上述支撑计算结果进行济性。支撑结构布置和设计。在深厚砂层中施工地下连续墙，在槽段成孔时，由于成槽机在槽段中活动扰动以及砂层6结论的稳定性较差中国煤化工在槽段本工程循环水泵房的基坑属于深厚砂层软两侧采用水泥MHCNMHG避免槽段2015年03月增刊1 . 309电力勘测设计>发电设计 深厚沙土地基循环水泵房基坑结构设计两侧砂层出现坍塌的可行有效的措施。于分散地面施工机械荷载、保护搅拌桩和文明当地下连续墙的施工机械荷载对槽段稳定施工。有影响时，可在施工机械履带行走路线下采用水泥搅拌桩加固砂层，将施工机械的部分荷载参考文献传到地基下部土层。这是一个有效的办法。[1] GB50265- 2010，泵站设计规范[S].对吹填砂地面进行混凝土地面硬化，有利[2] DL/T 5339- 2006，火力发电厂水工设计规范[S].(上:接第301页)4江西省彭泽核电站的高位收水塔900MW的火电机组上方显效益。冷却倍率2009年国核院与哈蒙公司合作，完成了越大，优势越明显。虽然理论上高位塔地基可不作消除湿陷江西省彭泽核电厂高位塔的设计。该塔冷却的处理，但实际上蒲城电厂也不敢省去(处水量21.8X104 m'/h，尺寸为:全高215 m,理湿陷性黄土的)地基处理费用。机组容量底径168.7m，见图3。小，塔不够大，是蒲城电厂一期2X330 MW工程遇到的两个问题。正是由于这两个问题，使得蒲城电厂的高位塔失去了优势。根据业主的要求，二期2X300MW机组的冷却塔淋水面积增加250m',改用5000m2的常规塔。因此，掌握高位塔的适用条件非常重要。图3彭泽核电厂高位塔示意及节能原理就单位千瓦的冷却水量而言，彭泽核电6结论厂是铜陵火电厂的1.24倍，表明核电厂采用(1)应避免超大塔的比大设计。超大塔高位塔的节能效果更加显著。(包括内陆核电用塔，但空冷塔除外)应采用地面.上距该塔集水池130 m处的噪音设高位塔。计值为55 dB(A)，满足GB12348一1990 《工(2)火电厂如需严格控制噪音，也可考业企业厂界噪音标准》的夜晚值。高位塔塔虑采用高位塔。用消噪、降噪的环保投入来顶出口噪音大，低处噪音小;常规塔噪音从建造高位收水装置和高位集水池，可满足环冷却塔支柱间外传，低处噪音大,高处噪音小，保要求。初投资的增加值可用额外的节能收噪音随距离(及高度)而衰减。益补偿之。5高位塔的适用条件参考文献:核电常规岛是从火电发展过来的，反过[1] 董胜宪.超大型冷却塔结构设计与研究[J].电.来又促进了火电的进步。力勘测设计，2011, (2).1983年国内把核电“一-机配三泵”的模[2] Marcel R. Lefevre. New drainage system式首先移植到山东邹县--期2X300MW燃煤upgrades cooling towers[J]. POWERENGINEERING，1988， (3).火力发电机组上，大获成功。[3] M.E.Vauzanges.Cooling towers with cooled water1993年国内把核电采用的高位塔首先移collectors [K].1987.植到陕西蒲城电厂一期2X330 MW燃煤火力4] 金熹卿。高位收水冷却塔的设计[J]. 中国电发电机组上，安全运行至今。力，1993， (6)必须指出，高位塔是通过增加初投资,5]赵云驰、超大型自然通风冷却塔工艺设计探讨[].电力建设，2009， (10).即建造复杂的收水系统，才有节能、降噪、6]杨护洲，中国煤化工的若干均风的效果。高位塔只有配用在单机超过问题[D].YHCNMH G310■2015年03月 增刊1