向家坝混凝土系统拌和楼地基处理设计.pdf

第 4 2卷 第 l 6期 2 0 1 1年 8月 人 民 长 江 Ya n g t z e Ri v e r Vo 1 42 No 1 6 Au g， 2 011 文章编号 ： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 1 ) 1 6 0 0 2 9 0 3 向家坝混凝土系统拌和楼地基处理设计 李 斌 ， 陈 道 春2， 王 剑 波 ， 王 立帆 ( 1 长江勘测规 划设计研 究有限责任公司 施工设计处 ， 湖北 武汉 4 3 0 0 1 0； 2 长 江勘测设计研 究有限责任公 司 阿海监理部 ， 云南 丽江 6 7 4 1 2 2 ) 摘要 ： 向家坝 水电站 3 0 0 m 高程 混凝 土 系统 4 x 4 5 m 拌和楼 位 于承 栽力较低 的松 散填 方 区， 对地基 承载 力 和变形控制都要求 高。通过强夯结合换填垫层进行地基 加 固处理 ， 并 采用筏板基 础形式 ， 使拌和楼地 基承栽 力和地基沉降 变形量满足规 范和设计要 求。经过 两年 多运行监 测表 明 ， 拌和楼地基 沉降及 沉降差异满足设 计 要 求 ， 保证 了上部拌和楼 的正常运行 。简要介 绍 了其地基处理 和基础设 计 ， 对深厚 回填地 基上重栽 建筑物基 础 处理方式的选择具有较好的指导意义 。 关键词 ： 回填土地基 ；强夯 ； 换填垫层 ；筏板基础 ； 拌 和楼 中图法分类 号 ： T V 5 1 2 文献标志码 ：A 向家坝 高程 3 0 0 m混凝 土 生产 系统 布置在 右岸 田 坝场 区 ， 系统 利用 田坝 场 区内 已平 整好 的 高程 3 2 0 m、 高程 3 2 0 3 1 6 m、 高程 3 0 3 m、 高程 3 0 0 i n四块场地分 区布 置 。 系统主要承担右岸二期工程泄洪坝段 、 非溢流坝 段 、 坝后厂房 、 消力池 、 升船机等部位 的混凝 土生产任 务 ， 承担混凝土浇筑量约 7 3 5万 m 。系统设计生产能 力 1 0 0 0 m h， 主要配 置 4 4 5 m 和 4 3 m 混 凝土 拌 和楼 各 两座 。根 据 系 统 规 划 布 置 ， 两 座 44 5 1 1 1 混凝土拌和楼布置在 3 0 0 m 高程平 台， 两座 4 x 3 In 混凝土拌和楼布置在 3 0 3 In高程平 台， 4座混凝土拌 和楼均采用环形汽车通道 ， 楼下布置塔带机供料线 ， 能 够兼顾汽车和胶带机两种取料方式。 4 4 5 In 混凝 土拌 和楼 为 全 钢 结 构 ， 总 高 度 4 2 m， 主立 柱跨距 1 1 5 m 1 1 5 m， 共 分 6层 ， 分 别 安装 了搅拌机 、 料斗、 骨料料仓、 冷风机等设备 ， 在料仓满料 工况 下最 大整体 重 量 4 7 2 0 t 。 作为混凝土系统 的核心设备 ， 44 5 m 混凝土 拌和楼运行荷载大 ， 平面分布不 均， 楼层荷载变化大 ， 荷载分布具有头重脚轻 的特点； 搅拌机运行产生较大 动力荷载； 加之楼体外接各种制冷管路及上料 、 输冰栈 桥 ， 对地 基变 形控 制 要 求 很 高 。 因此 拌 和楼 地 基 处 理 及基 础设 计 尤显重 要 。 1 工程地质概况 地质勘 查资料 揭示 ， 覆盖 层为 人工 回填层 和冲 ( 洪) 积层 ， 从上至下有 ： 第层碎石 土、 第 一1层碎 石土 、 第层粉质黏土、 第层砂卵石 ， 具体分布见图 1 。第层碎石土， 层厚 07 6 5 In， 以稍密状为主， 局 部松 散状 ， 地 基承 载力 1 5 02 0 0 k P a ， 压 缩模 量 1 l MP a ； 第 一1层碎 石土 ， 层 厚 09 4 0 In， 顶面高程 2 9 9 6 3 3 0 0 1 5 m， 呈稍密 一中密状 ， 地基承载力 1 6 0 2 2 0 k P a ， 压缩模量 1 2 MP a ； 第 层粉质黏土层厚 0 3 1 0 In， 顶面 高程 2 9 2 4 82 9 9 3 9 m， 可 塑状 ， 地 基 承载力 1 0 01 2 0 k P a ， 压缩模量 4 2 MP a ； 第层砂卵 石层厚大于 1 9 0 0 In， 顶 面高程小 于 2 8 9 3 8 In， 中密 状 ， 部分稍密状或密实状 ， 地基承载力 2 0 0 2 4 0 k P a ， 压缩模量 1 5 MP a 。地下水位埋深 7 o 01 3 4 0 m， 高 程 2 8 6 7 5 2 9 3 0 5 m。 拌和楼地基土层分布不均 ， 除下部第层砂卵石 收稿 日期 ： 2 0 1 1 0 6 2 8 作者简介： 李 斌， 男， 工程师， 主要从事水利工程施工组织设计工作。Em a i l ： s i p 1 i b i n g c j w s j y c o m c n 3 0 人 民 长 江 稳 定 分布外 ， 其 余 土层 无 稳 定 分 布 。第 层 粉 质 黏 土 ( 或含 砾粉 质黏 土 ) 分 布 范 围有 限 、 厚 度 不 大 ( 1 5 0 3 O 0 m) ， 第 层 和第 一1 层 则 交替分 布 。 图 1 拌和楼处地基土层分布 示意 2 基础设计及地基处理 方案 根据 地 质 详勘 资 料 ， 结 合 4 4 5 m 混凝 土拌 和 楼结 构特 点 、 运行 要求 及类 似工 程设 计经 验 ， 并考 虑 现 场施工条件 ， 经技术经济 比较 ， 确定采用钢筋混凝土筏 板基础 ， 筏板基础尺寸为 2 4 6 m1 9 5 m 2 m( 长 宽 厚 ) 。 4 4 5 m 混 凝土 拌和 楼立 柱跨 距 1 1 5 m 1 1 5 m， 单个 立 柱 最 大压 力 7 6 5 0 k N， 最 大 拉 力 5 5 0 k N， 最 大剪 力 6 5 0 k N。采 用 建 筑 地 基 基 础 设 计 规 范 ( G B 5 0 0 0 7 2 0 0 2 ) 计算得基础底面边缘 的最大 、 最 小 压力值分别为 2 6 0 ， 7 2 k P a ， 要求地基承载力特征值 不 小 于 2 1 7 k P a 。 天然地基第层碎石土 、 第 一1层碎石土、 第 层粉 质 黏土层 地 基 承 载力 为 1 0 0 2 2 0 k P a ， 且 分 布 不 均 ， 不能 满足 拌 和楼地 基 承载力 要 求 ， 必 须进 行地 基 加 固处理。为提高基础持力层地基承载力 ， 采用换填垫 层法 对 阀板基 础 底 面 以下 2 m 范 围 天 然 地 基 进 行 处 理。换填垫层采用级配碎石结合土工格栅并分层碾压 密实。根据以往工程经验 ， 换填垫层地基承载力可以 达 到 2 5 0 k P a以上 ， 可 满 足拌 和楼 对 地 基 承 载 力 的 要 求 。 拌 和楼 地基 软 弱 土层 总深 度 近 1 1 m， 根 据 建 筑 地 基 基 础设 计 规 范 ( G B 5 0 0 0 7 2 0 0 2 ) 进行 软 弱 下 卧 层验算 ， 换填垫层下 的天然地基 承载力特征值经深度 修正后能满足要求。根据规范要求和拌和楼结构特点 计算 ， 拌和楼地基允许沉 降差为 5 0 mm。采用规范中 的修正总和法计算地基土变形沉降量 ， 得最大沉降量 1 2 3 mm， 最小沉降量 3 7 m m， 沉降差 8 6 m m， 超过规范 允许沉降差值 ， 也不能满足拌和楼运行使用要求。 综合上述计算结果分 析， 仅采取表层换填垫层处 理无法解决拌和楼地基土沉降变形过大 的问题 ， 不能 满足拌和楼运行要求 ， 必须采取有效措施对深层地基 土进 行加 固处 理 。 根据 地基 沉降 计 算结 果 分 析 ， 主要 沉 降 量 发 生 在 换 填 垫层 以下 67 m 范 围 的碎 石 土 层 。结 合 地 基 土 特点 ， 决定采用强夯法对碎石垫层 以下地基土进行加 固处 理 。 3 地基处理设计 3 1 强夯加 固 针该 本 工程具 体 情 况 ， 根 据 相 关 规 范要 求 的技 术 参数范围， 在施工现场选有代表性的场地进行试夯 ， 选 择最佳夯击遍数与最佳落距， 确定最佳夯实效果与质 量检验标准。通过现场试夯验证结果 ， 并经过必要 的 修正后 ， 最终确定适合于现场土质条件 的施工参数 。 ( 1 )地 基强 夯夯 击能 2 0 0 0 k N m。 ( 2 )夯 锤采 用 圆形锤 ， 锤底 面直 径 D = 2 2 m， 锤 重 1 5 t ， 锤底 静接地压力值不小 于 3 0 k P a ， 下 落高度 1 3 5 m 。 有效加固深度计算按式 ( 1 ) 确定 ： H =O t 丽 ( 1 ) 式 中 ， 为 系数 ， 碎 石 土取 0 2 ； M 为 夯锤 重 ， k N； h为 落距 ， n l 。计算得有效加固深度约 9 m。 ( 3 )夯 击采 用点 夯 两遍 ， 每 遍夯 击点 间距 6 m， 正 方形布置。最后再 以低能量满夯 2遍 ， 满夯采用低落 距锤多次夯击 ， 锤印搭接。因碎石土地基渗透性 良好 ， 两遍夯击连续进行。 ( 4 )夯 击次 数 系按现 场试 夯得 到 的夯击 次数 和夯 沉量关系曲线确定 ， 并 同时满足下列条件 ： 最后两 击的平均夯沉量不宜大于 5 0 m m； 夯坑周 围地 面不 应发生过大的隆起 ； 不 因夯坑过深 而发生 提锤 困 难。现场实际施工过程 中， 两遍点夯的实际夯击 次数 为 81 0次。地基强夯加固夯点平面布置见图 2 。 3 2 换填 垫层 强 夯处 理完 成后 ， 进行 2 m 厚 级 配 碎石 垫 层 的换 填 碾压 施工 。碎 石垫 层采 用 5 4 0 mm 的 自然级 配碎 石 ， 含 泥量不 得 大于 5 。碎 石垫层 分层 碾压 ， 采 用 1 4 1 7 t 振动碾碾压 ， 分层厚度不大于 5 0 c m， 压实系数 不 小 于 0 9 7 。 土工格栅材质及规格 为 P E T双向聚酯 H S G 4 0 4 O型。土工格栅从地表以下 5 0 m起铺设第一层 ， 层 间距按 碾压 分层 厚度 控制 且不 大 于 0 5 m， 共铺 4层 。 铺设土工格栅时， 土层表面应平整 ， 不容许有褶皱 ， 应 尽量拉紧 ， 并用竹钉 固定 ， 不得有坚硬凸出物 ， 严禁碾 压机械直接在土工格栅表面上进行碾压 。铺设多层土 工格栅时 ， 上 、 下层接缝 交替错 开 ， 错开距 离不小 于 第 l 6期 李斌 ， 等 ： 向家坝混凝土 系统拌和楼地 基处 理设计 3 1 0 5 I T I 。 图 2 强夯加 固夯点 平面布置 ( 一第一遍夯点 一第二遍夯点) 3 3 基础设计 4 4 5 m 混凝 土拌 和 楼 基础 为 钢 筋混 凝 土 筏 板 基 础 ， 筏 板基 础尺 寸为 2 4 6 m 1 9 5 n l 2 i n ( 长 宽 厚 ) 。按反 置 的无 梁 楼 盖 进 行 结 构 计 算 ， 基 础 混凝 土强度等级为 C 3 0 ， 配筋 情况如下 ： 面层及 底层均 为 3 2 1 5 0钢筋网( H R B 4 0 0 ) ， 中间层为 3 2 1 5 0钢 筋网( HR B 3 3 5 ) ， 受力主筋保护层厚度 4 0 inm。 4地基处理效 果 地基强夯和换填垫层处理工作完成后， 分别进行 了地基承载力检测 。检测表明， 强夯后地基承载力平 均值 2 4 0 k P a ， 换填垫层后检测地基承载力平均值 2 9 5 k P a ， 满足混凝土拌和楼设计要求。 3 0 0 I n高程 混 凝 土 生 产 系 统 已 于 2 0 0 9年 7月 正 式 投产 ， 44 5 In 混 凝 土 拌 和楼 运 行 至 今 已 近 3 a 。 运行单位的沉降观测结果显示 ， 各监测点观测过程线 较为平滑， 拌和楼基础最大沉降为 2 2 mm， 最大抬升 为 4 1 mm， 最大沉降差仅为 6 7 mm， 满足规范和运行 使用 要求 。 5 结 语 观测结 果证 明 ， 向 家坝 3 0 0 In 高 程 混凝 土生 产 系 统拌和楼地基处理是非常成功的。由于地基处理方式 简单便捷 ， 不仅节约工期 ， 还大幅降低 了地基处理的费 用 。 强 夯法施 工工 艺 和 施 工设 备简 单 、 适 用 土 质 范 围 广 、 加 固效果 显著 ， 同时具有 工 效高 、 施工 工期 短 、 施 工 费 用低 等 特 点 。本 工 程 强夯 结 合 换 填 垫 层 的处 理 方 式 ， 以及强夯技术参数确定的方法和施工程序 ， 对大范 围及深厚 回填地基上的重载建筑物基础处理方式选择 具有较好 的指导意义。 (编 辑 ： 郑 毅 ) De s i g n o n t r e a t m e n t o f f o un da t i o n o f c o nc r e t e s y s t e m m i x i ng p l a n t a t 3 0 0 m e l e v a t i o n o f Xi a n g j i a b a Hy d r o p o w e r S t a t i o n L I B i n ，CHE N Da o c h u n ，WAN G J i a n b o ， WANG L i f a n ( 1 C o n s t r u c t i o n a n d D e s i g n D e p a r t m e n t ， C h a n g j i a n g I n s t i t u t e o f S u r v e y ， P l a n n i n g ， D e s i g n a n d R e s e a r c h ，W u h a n 4 3 0 0 1 0 ，C h i n a ； 2 A h a i S u p e r v i s i o n D e p a r t m e n t ， C h a n g j i a n g I n s t i t u t e o f S u rve y ，P l a n n i n g ， D e s i g n a n d R e s e a r c h ， L ift a n g 6 7 4 1 2 2 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e c o n c r e t e s y s t e m mi x i n g p l a n t a t 3 0 0 m e l e v a t i o n o f Xi a n i a b a Hy d r o p o we r S t a t i o n i s l o c a t e d a t a s o ft f i l l i n g un d a t i o n，whi c h h a s l o w be a r i n g c a p a c i t y a nd b u t a hi g h r e q ui r e me n t o nun d a t i o n c a p a c i t y a n d de f o r ma t i o n c on t r o 1 Th e f o u n d a t i o n be a r i n g c a p a c i t y a n d d e r ma t i o n o f mi x i n g pl a n t c a n me e t t h e s t a n da r d a n d de s i g n r e q ui r e me n t b y a d o p t i ng dy n a mi c c o m p a c t i o n i n t e g r a t e d wi t h r e p l a c e me n t c u s h i on me t h o d a n d r a ft f o u nd a t i o n Afte r 2 y e a r s o p e r a t i on，t he mo ni t o r i n g d a t a i nd i ca t e d t ha t t h e f o un da t i o n s e t t l e me nt a nd s e t t l e me n t d i f f e r e n c e me t t h e d e s i g n r e qu i r e me n t a nd t h e n o r ma l o p e r a t i o n o f mi x i ng p l a nt wa s g u a r a n t e e dThe f o u nd a t i o n t r e a t me n t a n d d e s i g n we r e p r o p o s e d，whi c h h a d r e f e r e n c e v a l u e t o f o u n da t i o n t r e a t me n t s e l e c t i o n o f t he h e a v yl o a d s t r uc t u r e o n t h e de e p f i l l i ngu nd a t i o n Ke y wor d s： f i l l i n g f o un d a t i o n；d y na mi c c o mpa c t i o n；r e pl a c e me n t c u s hi o n；r a ft un d a t i o n；mi x i ng p l a nt