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粤电中山三角天然气热电冷联产项目厂区地基处理工程
无排水砂垫层真空联合堆载预压施工

设 计 方 案

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审 核:
校 对:
设 计:

-07

目 录

1 工程概况 1
1.1 地质情况 1
2 编制依据及执行规范 3
3 技术要求 4
3.1 加固要求 4
4 加固方案设计 4
4.1 加固对象 4
4.2 加固区域及加固方案 4
4.2.1 加固区域 4
4.2.2 加固方案 4
4.3 无排水砂垫层真空预压与常规真空预压的区别 4
5 地基处理施工工艺 5
5.1 施工顺序 5
5.2 土工布密封膜施工 5
5.2.1 土工布要求 5
5.2.2 密封膜要求 6
5.3 塑料排水板施工 6
5.3.1 材料要求 6
5.3.2 施工要求 6
5.4 无排水砂垫层真空预压施工 7
5.4.1 施工要求 7
6 增加的主要工程量 7
7 附图 8

1 工程概况
工程名称: 粤电中山三角天然气热电冷联产项目厂区地基处理工程。
粤电中山三角天然气热电冷联产项目位于中山市三角镇, 本期建设3×390MW级F型燃气-蒸汽联合循环热电冷联供机组, 预留3台同等容量燃气-蒸汽热电冷联供机组扩建的可能。厂址位于中山黄沙沥水道南岸旁, 地面高程一般在1.1～2.4m( 国家85高程, 以下所有高程均同) 之间, 厂区内大部分面积为水塘, 由于场内标高较低且淤泥及淤泥质土层深厚, 一般软土层在15～25m厚, 因此必须进行前期地基处理工程。
1.1 地质情况
区内地貌单元为珠江三角洲河流冲积平原, 大部分地段已开挖为鱼塘, 厂区设计最终标高为4.1m。根据钻孔揭露, 场地第四系覆盖层由人工成因的素填土、 淤积成因的淤泥及淤泥质土、 冲积成因的砂土及粘性土、 冲洪积成因的卵石、 残积成因的砂质粘性土等组成, 第四系覆盖层厚度大, 一般超过40m, 基岩埋藏较深, 下覆基岩为燕山第三期花岗岩, 岩体内局部有石英脉穿插。
按岩土性质和成因分为10大类共17层, 岩土分层详细情况见表2.1-1
表2.1-1 岩土分层表
序号
岩土定名
成因或风化等级
层 号
1
素填土( 松散)
人工
①
2
淤泥( 流塑)
淤积
②
粘土( 可塑)
冲积
②1
3
淤泥质土( 软塑)
淤积
③
粉砂( 松散～稍密)
冲积
③1
粘土
冲积
③2
4
粉质粘土( 可塑)
冲积
④
5
粉细砂( 中密)
冲积
⑤
粉质粘土( 可塑)
⑤1
6
粉质粘土( 可塑)
冲积
⑥
粉质粘土( 硬塑)
⑥1
7
卵石( 中密)
冲洪积
⑦
8
砂质粘性土( 硬塑)
残积
⑧
9
花岗岩
全风化
⑨1
强风化
⑨2
中等风化
⑨3
微风化
⑨4
10
石英脉( 岩脉)
微风化
⑩
各岩土层的工程地质特征自上而下描述如下:
1) 素填土( 编号①) : 灰褐色, 湿～饱和, 松散, 局部稍密状, 人工成因, 新近堆填。厂址西侧素填土主要由粘性土或淤泥质土组成, 厂址东侧主要由粉细砂混少量粘性土组成, 未经压实。该层分布于整个场地, 厚度0.7～4.6m, 平均厚度2.41m。
2) 淤泥( 编号②) : 深灰色, 灰黑色, 含有机质, 有异味, 局部间夹粉砂团, 多呈互层状, 混贝壳碎屑。饱和, 呈流塑状, 淤积成因。该层分布于整个场地, 厚度变化大1.8～23.5m, 层顶面高程-3.37～0.31m, 层底面高程-24.45～-1.91m。因该层间夹粉砂团和混贝壳碎屑, 局部标准贯入击数偏高, 实测标准贯入击数1～5击。该层中局部夹有粘土亚层( 编号②1) , 描述如下:
粘土( 亚层编号②1) : 灰黄色, 韧性高, 局部混多量粉细砂。较湿, 可塑, 冲积成因。该层水平方向不连续, 呈透镜体状尖灭, 仅见于KC10、 KC41、 KC42、 KR04、 KR06、 KR09号钻孔等。厚度1.4～4.1m。实测标准贯入击数6～10击。
3) 淤泥质土( 编号③) : 深灰色, 含少量有机质, 略有腥臭味, 含较多量粉细砂, 局部呈微薄层互层状或团状, 局部混较多量贝壳碎块及中粗砂颗粒, 偶见腐木。很湿, 呈流塑～软塑状, 淤积成因。该层分布于整个场地, 厚度变化大1.1～26.7m, 层顶面高程-39.45～-1.91m, 层底面高程-43.47～-13.22m。实测标准贯入一般击数3～8击。该层中局部夹有粉砂( 编号③1) 亚层, 描述如下:
粉砂( 亚层编号③1) : 深灰色, 灰黄色, 浅褐色, 砂的主要矿物成分为石英, 级配一般, 含较多量粘粒, 局部夹中砂层及含有机质。饱和, 呈松散～稍密状, 局部呈中密状, 冲积成因。该层水平方向不连续, 多呈透镜体形式出现, 仅少部分钻孔有揭露, 层厚0.9～8.0m。实测标准贯入一般击数6～15击。
粘土( 亚层编号③2) : 该层为③层淤泥质土层底与③1粉砂层接近的部分, 其土层力学性质接近粘土。为方便静力触探和十字板剪切试验判别和统计, 《静力触探和十字板剪切试验报告》将其划为单独一层。
4) 粉质粘土( 编号④) : 灰色, 深灰色, 黄灰色, 褐色等, 韧性高, 局部含多量砂粒, 多呈薄互层状, 混圆砾及细砂半岩化碎块。湿, 呈可塑状, 局部呈硬塑状态, 冲积成因。该层部分钻孔有揭露, 厚度1.1～22.6m, 层顶面高程-36.72～-14.98m, 层底面高程-42.84～-18.95m。实测标准贯入击数5～18击。
5) 粉细砂( 编号⑤) : 灰色, 灰黄色, 深黄色, 褐色等, 砂的矿物成分为石英, 局部含多量粘粒, 级配良, 局部混圆砾、 或夹粉质粘土薄层。饱和, 以中密状为主, 局部稍密状, 冲积成因。该层仅小部分钻孔未揭露, 层厚度0.9～10.8m, 层顶面高程-41.85～ -13.84m, 层底面高程-45.72～ -16.14m。实测标准贯入击数13～32击, 实测动力触探击数N63.5=5～13击。该层中局部夹有亚层粉质粘土( 编号⑤1) , 描述如下:
粉质粘土( 亚层编号⑤1) : 浅灰色, 灰色, 深灰色, 灰黄色, 褐色等, 韧性高, 局部含多量砂粒。湿, 可塑状, 局部硬塑状, 冲积成因。该层水平方向不连续, 多呈透镜体形式出现于⑤层之间, 局部呈互层状, 仅见于少部分钻孔有揭露, 层厚0.9～10.2m。实测标准贯入击数8～29击。
6) 粉质粘土( 编号⑥) : 灰色, 深灰色等, 韧性高, 局部含多量砂粒, 混有机质。湿, 呈可塑状, 冲积成因。该层水平方向不连续, 仅少部分钻孔有揭露, 厚度2.7～14.8m, 层顶面高程-38.4～ -24.18m, 层底面高程-42.76～ -29.98m。实测标准贯入击数5～17击。该层中局部夹有亚层粉质粘土( 编号⑥1) , 描述如下:
粉质粘土( 亚层编号⑥1) : 灰色, 深灰色等, 韧性高, 混有机质, 局部含多量砂粒, 呈团状或互层状。稍湿, 硬塑状, 冲积成因。该层水平方向不连续, 仅见于少部分钻孔有揭露, 层厚1.8～9.1m。实测标准贯入击数13～31击。
7) 卵石( 地层编号⑦) : 灰黄色, 褐色, 深黄色等, 卵石的主要矿物成分为石英, 级配一般, 亚圆形, 一般粒径2～3.5cm, 最大粒径约5.0cm, 充填约45%砂土。饱和, 中密状, 局部稍密及密实状, 冲洪积成因。该层水平方向不算连续, 仅见于部分钻孔, 厚度0.5～6.10m, 层顶面高程-44.91～-37.25m, 层底面高程-46.31～-40.57m。实测动力触探击数N63.5=7～30击。
8) 砂质粘性土( 编号⑧) : 青灰色, 绿灰色, 灰白色等, 韧性较低, 遇水易软化, 含多量石英细砂, 偶见石英脉碎块。稍湿, 硬塑, 残积成因。该层水平方向不连续, 仅见于少部分钻孔有揭露, 厚度1.8～6.3m, 层顶面高程-45.72～-35.72m, 层底面高程-49.77～-38.12m。实测标准贯入击数22～29击。
9) 基岩层: 场地下伏基岩为燕山第三期黑云母中细粒花岗岩, 岩体内局部被石英脉所穿插。钻孔深度内, 揭露到的岩石风化等级有全风化、 强风化、 中等风化、 微风化等。分述如下:
全风化花岗岩( 编号⑨1) : 青灰色, 褐黄色、 褐色、 粉褐色等, 矿物成分除石英外已风化成粘土矿物, 岩芯呈坚硬土状, 遇水易软化崩解; 局部夹有石英脉碎块。该层部分钻孔有揭露, 且KC03号钻孔尚未揭穿。层顶面标高-49.77～-22.53m。实测标准贯入击数37～49击。
强风化花岗岩( 编号⑨2) : 青灰色, 褐黄色、 褐色等, 岩芯多呈土状或半岩半土状, 遇水易崩解且强度明显降低, 局部夹碎块状及中等风化岩块, 呈孤石状, 岩质软弱, 大部分岩块用手可折断。该层仅个别钻孔尚未揭露, 厚度变化大, 其中有部分钻孔该层尚未揭穿。层顶面标高-56.07～-24.23m。实测标准贯入击数51～80击。
中等风化花岗岩( 编号⑨3) : 青灰色, 灰绿色, 褐色等, 主要矿物成分石英、 长石及黑云母等, 中细粒花岗结构, 块状构造。岩质较软, 锤击声稍哑。节理裂隙发育, 裂隙面多被铁、 锰质所渲染, 主要节理裂隙倾角有45°、 60°、 70°、 90°。岩芯极破碎, 多呈碎块状为主, 极少量短柱状, 最大块径约10cm, 最长段长约18cm。岩石质量指标RQD= 0～5％, 岩石质量属极差的岩石。该层在场地分布连续性较好, 大部分钻孔有揭露, 厚度变化较大, 局部夹于⑨2层之中, 呈孤石状; 其中有部分钻孔该层尚未揭穿。层顶面标高-57.00～-38.85m。
微风化花岗岩( 编号⑨4) : 灰绿色, 褐白色等, 主要矿物成分石英、 长石及黑云母等, 中细粒花岗结构, 块状构造。岩质较坚硬。局部节理裂隙发育, 裂隙面多被铁、 锰质所渲染及绿泥石化, 主要节理裂隙倾角有45°、 65°、 70°、 90°。岩芯呈碎块状、 短柱状, 最大块径约15cm, 最长段长约25cm。岩石质量指标RQD=0～45％, 岩石质量变化较大, 属极差的～差的岩石。该层见于部分钻孔, 且底层尚未揭穿, 层顶面标高-58.45～-41.99m。
10) 石英脉( 编号⑩) : 灰白色, 黄白色, 乳白色, 主要矿物成分为石英, 岩芯较破碎, 呈碎块状, 部分呈短柱状, 最长段长约10cm。岩质坚硬, 节理裂隙发育, 裂隙面锰质渲染。该层见于厂址西侧钻孔ZC01、 ZC02、 ZC07及KC09, 且尚未揭穿。层顶面高程-58.58～-20.44m。
总体而言, 场地内中等风化、 微风化花岗岩层顶面由东北往西南方向逐渐变深。
岩土层力学指标综合统计成果表见表2.1-2, 软土层的地基承载力推荐值、 不排水抗剪强度和压缩模量的设计参数表见表2.1-3～5。
2 编制依据及执行规范
( 1) 《建筑地基处理技术规范》( DBJ15-38－ )
( 2) 《建筑地基基础设计规范》( DBJ15-31-- )
( 3) 《水运工程塑料排水板应用技术规程》( JTS 206-1- )
( 4) 《塑料排水板质量检验标准》( JTJ/T257-96)
( 5) 《真空预压加固软土地基技术规程》( JTS 147-2- )
( 6) 《粤电中山三角天然气热电冷联产项目厂区回填及地基处理工程
合同书》( 广东粤电中山热电厂有限公司, .04)
( 7) 《工程协调会议纪要》(编号: ZSR/123-CCM/ZH-XT/013 7月22日)
3 技术要求
3.1 加固要求
厂区A1、 A2、 A3、 A4、 A5、 A6真空－堆载联合预压法处理的技术要求如下:
地基处理后A1、 A2 、 A3、 A4、 A5、 A6区的竣工面标高为 +4.1m。
在真空－堆载联合预压作用下, 加固软土层范围内的平均固结度>85%, 淤泥承载力特征值≥80～100 kpa, 淤泥质土承载力特征值≥100～120 kpa。
在真空－堆载联合预压处理后, 软土层的残余变形小于15～20cm。
4 加固方案设计
4.1 加固对象
需要进行加固处理的土层为淤泥。
4.2 加固区域及加固方案
4.2.1 加固区域
加固区域分为A1, A2, A3, A4, A5, A6六个分区, 其中A1和A2区前期施工采用了常规真空预压处理方法, 其它区域拟采用无排水砂垫层真空联合堆载预压见附图。
4.2.2 加固方案
本项目为省重点项目工程, 为达到 投产发电目标, 结合本项目地基处理工程地质及周边环境及资源紧张情况, 考虑到前期雨水季节施工难度大、 后期施工时间紧, 造价, 技术指标要求等因素, 按照业主满足提前施工进度要求, A3-A6区域地基处理拟采用无排水砂垫层真空预压法。
4.3 无排水砂垫层真空预压与常规真空预压的区别
无排水砂垫层真空预压法是在不施加外荷的前提下, 以降低垂直排水管道( 排水板) 中的孔隙水压力, 使之小于土中原有的孔隙水压力, 形成渗流所需的水流梯度, 促使孔隙水流向垂直排水体( 排水板) 排出, 随着土体中孔隙水的排出, 孔隙水压力不断降低, 有效应力不断增加, 土体得以压密和固结, 承载力得以提高, 工后沉降和差异沉降得以大大减少。
无排水砂层真空预压相对常规有砂垫层的真空预压无需铺设水平砂垫层, 特别是改进了排水系统, 真空度经过专用管道系统直接传入竖向排水体( 排水板) , 无需再经过砂垫层传入竖向排水体, 既减少了砂垫层的费用又大大减少了的能量损耗, 因此无排水板砂层真空预压对处理软弱土层效果更为显著, 具有成本低、 工期快( 可缩短工期15天左右) 、 环境效益佳等特点。
无排水砂垫层真空预压法的施工方法为: 先进行场地清整, 再进行排水板施工, 泥浆搅拌桩密封墙施工。采用水平支管代替砂垫层, 排水板经过管板连接器与水平支管连接。在场地上铺设密封膜和土工布, 修侧向密封沟后开始抽
真空, 当压力大于85kPa后恒载抽真空至达到要求。

表1 场地加固方案
区域
排水板打设深度( m)
C型排水板间距 (m)
泥浆搅拌桩隔离墙
真空预压天数(d)
后期堆载
A1~`A6
22.0
1.0
见原设计
90
至标高4.1m
5 地基处理施工工艺
5.1 施工顺序
( 1) 清理原场地
清除地表植被, 清除场地碎石块和垃圾, 整平场地, 施工时注意避开地下管线。
( 2) 插设排水板
采用塑料排水板作为竖向排水通道。采用C型塑料排水板, 正方形布置, 间距1.0m, 插设深度为22.0m。具体规格可看”表4 SPB-C型塑料排水板性能指标表”。
( 3) 泥浆搅拌桩密封墙施工
在分区边线上打设双排泥浆搅拌桩密封墙, 深度见原设计图, 密封墙必须穿过填土层进入淤泥层不小于1.0m。
( 4) 铺设水平排水管道
真空主管采用直径75mm的PVC管, 支管采用直径50mm的PVC滤管/钢丝波纹管, 要求有足够的强度以防止在加载压力作用下发生瘪管、 破裂等现象。塑料排水板和支管之间采用管板连接器进行连接, 管板连接器采用塑料一体制成。连接时, 位于支管同排和支管两侧的排水板按每三根一起插入管板连接器上的扁平入口, 然后固定密封。
( 5) 铺设土工布密封膜
为保护密封膜, 需先铺1层土工布, 土工布拼接采用工业缝纫机缝合, 缝合尼龙线强度≥150N, 采用包缝或丁缝。密封膜采用3层专用聚乙烯或聚氯乙烯薄膜。再在密封膜上铺设1层土工布。
( 6) 安装真空泵
真空泵功率为7.5kW, 安装后应能形成不小于96kPa的真空压力, 膜下真空压力要求达85kPa以上。该工程按800～1000m2面积上安装一套抽真空装置。
( 7) 真空预压
开始阶段, 可先开启半数真空泵, 然后逐渐增加真空泵工作台数。当真空度达到50kPa, 检查后无漏气现象后, 开始膜面蓄水, 开足所有的泵, 将膜下真空度提高到80kPa。此时开始恒载抽真空。
( 8) 后期填土堆载
在真空预压稳定后, 开始在场地上分层堆载。
5.2 土工布密封膜施工
5.2.1 土工布要求

表2 250g/m2无纺土工布力学指标表
( 用于真空预压膜上、 下保护层)
序号
项目
单位
指标
备注
1*
单位面积质量偏差
%
-8

2*
厚度
mm
≥2.1

3*
幅宽偏差
%
-0.5

4*
断裂强力
KN/m
≥8.0
纵横向
5*
断裂伸长率
%
25～100
6*
CBR顶破强力
KN
≥1.2

7*
等效孔径O90(O95)
mm
0.07～0.20

8*
垂直渗透系数
cm/s
KX(10-1～10-3)
K=1.0～9.9
9
撕破强力
KN
≥0.20
纵横向
附注: 土工材料应随机抽样, 每10000m2一个, 每批供货抽样不少于一个, 延伸率指标以达到上表内抗拉强度时延伸率为准。上表中有”*”为必须达到的指标, 其它指标允许偏差5%。
2) 无纺土工布铺设时采用双排线重叠, 用”包缝”缝合连接。
3) 土工布铺设膜下、 膜上各铺设一层
4) 土工布超出真空预压边界不少于2m。
5.2.2 密封膜要求
密封膜采用三层聚乙烯或聚氯乙烯薄膜。密封膜每层厚度为0.12～0.14mm, 根据各预压区实际长度每边各增加7.5m订购, 密封膜要求在工厂热合一次成型。
表3 密封膜力学指标表
抗拉强度( MPa)
伸长率( %)
直角断裂强度( MPa)
厚度
( mm)
纵向
横向
断裂
低温
≥18.5
≥16.5
>220
20～45
≥4.0
0.12～0.14
5.3 塑料排水板施工
5.3.1 材料要求
该工程排水板采用SPB-C型, 其规格性能见表4。
表4 SPB-C型塑料排水板性能指标表
材料
性能
单位
指标
备注
排水板包无纺土工布
截面尺寸
宽度
mm
100±2

厚度
mm
≥4.5

每米重量
g/m
110～120

纵向通水量
cm3/s
≥40
侧压力为350kpa
抗拉强度
KN/10cm
>1.5
拉力为KN/10cm
延伸度
%
<10
拉力为KN/10cm
每卷长度
m
200±2

滤膜
渗透系数
cm/s
≥5X10-4
在水中浸泡24小时
隔土性
µm
<75
098孔径
抗拉强度
干态
N/cm
≥30
延伸率为10%
湿态
N/cm
≥25
延伸率为15%
附注: 同批次生产的塑料排水板, 每20万米应进行一次抽样检验, 少于此数额时也应抽样一次, 不同批次的塑料排水板应分批次抽验。
5.3.2 施工要求
( 1) 排水板布设采用正方形布置, 间距1.0m, 插设深度为22.0m。
( 2) 在淤泥底面遇细砂时候, 应将网格内的平均插板深度减去1.0m。
( 3) 排水板平面位置误差: ≤50mm;
( 4) 排水板垂直偏差: ≤1.5%;
( 5) 插板时排水板须打穿淤泥层, 不得出现浅向偏差;
( 6) 入孔插板须完好无损, 严禁出现扭结、 断裂和撕破滤膜等现象, 并防止淤泥进入带芯;
( 7) 插板头留在地面上的长度不小于1.0m;
( 8) 排水板”回带”数量控制在总量的5%以内, 且”回带”长度不应超过500mm。当回带长度超过500mm时, 须在该位置附近重新补插。
( 9) 尽量避免”接长板”, 无法避免需接板时, 应将排水板滤膜完整的剥开, 将板芯对插搭接, 搭接长度不小于20cm, 再将滤膜包好裹紧后用大号钉书机钉接。每根”接长板”只能有一个接头且相邻板不允许同时都为”接长板”, ”接长板”使用数量不得超过总打设根数的5%。
5.4 无排水砂垫层真空预压施工
5.4.1 施工要求
( 1) 铺设水平支管及连接管板。
1、 真空主管采用直径75mm的PVC管, 支管采用直径50mm的PVC滤管/钢丝波纹管。
2、 管板连接器间距为1.0m;
3、 主管布置于场地两侧, 支管垂直于主管布置, 间距为3.0m;
4、 支管之间及支管与主管之间的连接采用与之匹配的直通、 三通, 接头要牢固。主管的连接沿长度方向每20m左右设一钢丝胶管软接头, 要有足够的钢丝胶管长度连接两边的主管, 提供一个充分的角度, 以防止由于不均匀沉降折断主管;
5、 塑料排水板和支管之间采用管板连接器进行连接。
( 2) 安装真空泵
真空泵功率为7.5kW, 安装后应能形成不小于96kPa的真空压力, 膜下真空压力要求达85kPa以上。该工程按800～1000m2面积上安装一套抽真空装置。真空泵要求水平放置, 其进水口和出膜口需保持同一平面高度, 以减小能量损失, 使真空泵发挥到最大功效。
( 3) 抽真空作业
在上述施工工序完成后开始抽真空, 在此阶段全面检查真空泵是否达到设计压力要求( 可先开启半数真空泵, 密封膜是否有破漏等, 如发现, 及时调换真空泵和修补密封膜) 抽真空时间为90d。
6 增加的主要工程量
表5 主要工程量一览表
序号
材料名称
规格
单位
数量
备注
1
塑料排水板
SPB-C型
m
194844
外露长度0.5-1.5m
2
滤管长度
直径50mm
m
64757
包含滤膜
3
管板连接器

个
64948

4
三通接头

个
382

5
人工缝合滤膜

m
64757

6
中粗砂改填方

M3
97160.5

( 注: 以实际工程量为准,后期堆载工程量不包含在内)

7 附图