胡 忠 良

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都　610081)

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白溪電站廠房地基振沖法施工

胡 忠 良

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都610081)

摘要：采用振沖機具加密地基土或在地基中建造碎(卵)石樁柱并與周圍土體組成復合地基，以提高地基的強度和抗滑及抗震穩(wěn)定性的地基處理技術稱為振沖法。采用振沖法對地基進行處理，目前已廣泛應用于水利水電、火力發(fā)電廠、公路、鐵路及石油、化工等工業(yè)和民用建筑工程的地基處理，取得了較好的效果。

關鍵詞：白溪電站；振沖法；地基處理；承載力；施工技術

1工程概述

白溪電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州茂縣境內(nèi)的黑水河干流，為河床式電站，共安裝3臺軸流式機組，總裝機容量2.4萬kW。

在廠房基礎開挖過程中，揭示整個廠房地基土層屬中粗砂，局部為礫砂。由于設計單位提供的地質(zhì)資料不充分，遂在施工現(xiàn)場采用地質(zhì)鉆機鉆探得知砂層厚度為7～8 m，底部為基巖。地基承載力低于設計指標(fspk≥0.3 MPa)，需要進行加固處理。

2處理方案的選擇

依據(jù)現(xiàn)場動力觸探情況、土層情況、振沖試樁情況、基礎設計資料及《水利水電工程振沖法地基處理技術規(guī)范》的有關規(guī)定，決定對該工程地基處理加固采用以下方法：不加填料的振沖密實法與振沖置換法(即振沖碎石樁法)相結合，并以振沖置換法為輔進行地基加固。

3振沖孔的布置與設計

該工程采用大面積滿堂處理，樁體布置采用等邊三角形，基礎外布置2排保護樁。根據(jù)計算公式：

fspk=mfpk+(1-m)fsk

式中振沖復合地基承載力特征值fspk=300 kPa；樁體承載力特征值fpk=600 kPa；振沖處理后樁間土承載力特征值fsk=220 kPa；樁土面積置換率m=(fspk-fsk) /(fpk-fsk)=0.21。計算公式：

m=D2/De2

式中樁體直徑D=0.9 m；一根樁分擔的處理地布孔范圍：廠房基礎外延2排。

基面積的等效圓直徑De=1.05S；樁距S=1.85 m；布樁間距S=1.7 m，排距為1.5 m。

振沖處理深度：根據(jù)地質(zhì)情況及基礎埋深，最終確定的振沖處理深度約為6.5 m。

4振沖施工方法

4.1施工準備

(1)施工場地。

施工場地需要平整，以便于設備操作施工。將施工大面高程開挖至設計建基面高1 m，施工場地四周做好排水溝，確保排水順暢。在施工場地采用竹桿于布孔位置插上作為定位標記。將配電柜布置在場地邊緣用于施工用電，采用自動控制，人工設定加密電流值和留振時間。施工時，當電流和留振時間達到設定值時會自動發(fā)出信號。施工用水采用本工程直接引用的施工用水，引水水頭為80 m，水壓力為0.65 MPa。

(2)施工設備。

本工程需要處理的地基土層為中粗砂且其厚度小于10 m，故選用的設備為國產(chǎn)55 kW ZCQ55型振沖器，配備8 t汽車吊和0.8 m3裝載機輔助施工。ZCQ55型振沖器主要技術參數(shù)見表1。

(3)現(xiàn)場試驗。

在振沖正式施工前，首先進行現(xiàn)場試驗，熟悉并驗證設計確定的施工工藝和加密技術參數(shù)?，F(xiàn)場試驗部位選在1#機組下游側，共進行了3組試驗，每組12個孔。試驗數(shù)據(jù)表明：平均深度為3.36 m，每孔平均填料1.7 m3，從而推算出孔徑為0.8 m。在對試驗數(shù)據(jù)進行分析后，對現(xiàn)場施工參數(shù)進行了調(diào)整：施工場地開挖至設計建基面以上0.3 m，以達到最佳的有效造孔深度；布孔間距調(diào)整為1.5 m，排距調(diào)整為1.3 m，以獲得最佳的處理效果；確定造孔和加密之各項技術指標。

表1　ZCQ55型振沖器技術參數(shù)表

4.2施工工藝

振沖法施工包括造孔、清孔、填料及加密四道工序。

(1)造孔。

造孔是保證施工質(zhì)量的首要環(huán)節(jié)，造孔施工程序為：

①造孔順序，采用圍打和跳打相結合的方式進行逐步加密施工；

②振沖器對準樁位，對準偏差應小于100 mm。先開啟壓力水泵，待振沖器末端出水口噴水后再啟動振沖器，待振沖器運行正常后開始造孔；

③造孔過程中，振沖器處于懸垂狀態(tài)。鑒于振沖器與導管之間有橡膠減震器聯(lián)結，因此，導管稍有偏斜是允許的，但偏斜不能過大，以防止振沖器偏離貫入方向；

④在施工過程中，只宜控制最大造孔速度。本工程將造孔的最大速度控制在≤2 m/min。

(2)清孔。

對于造孔時返出的砂較多或孔中有狹窄、縮孔的孔段應進行清孔。清孔可將振沖器提出孔口或在需要擴孔的孔段上下提拉振沖器，使孔口返出的砂量減少，振沖孔應順直通暢以利填料沉落。

(3)填料。

填料采用連續(xù)填料方式。在造孔過程中，將振沖器留在孔內(nèi)，連續(xù)向孔內(nèi)填料，待填料自動沉落孔底并被擠密。連續(xù)填料采用裝載機作業(yè)，人工輔助，做到均勻連續(xù)，由下而上制作樁體直至孔口。

(4)加密。

加密采用填料振沖加密，將填入孔中的填料擠振密實。振沖法處理采用綜合指標法標準控制加密電流、留振時間與加密段長度。將加密電流控制在80～90 A，滯留時間為20 s，水壓控制≥0.6 MPa，水量控制≥15 m3/h，以上四項均同時滿足時為最大孔深。

加密時應從孔底開始，逐段向上，中間不得漏振。加密結束后先停止振沖器運行，后停止沖水。

施工過程中每一孔(樁)都必須有完整的原始記錄，記錄應及時、準確、字跡清晰，不得隨意涂改。

5質(zhì)量控制

施工過程中的質(zhì)量控制要求主要有：樁位偏差、成樁深度、填料質(zhì)量和數(shù)量、施工工藝參數(shù)等。

5.1樁位偏差

若使成樁后的樁位偏差達到規(guī)范要求，首先在造孔時要控制孔位偏移。造孔過程中發(fā)生孔位偏移的原因及糾正方法如下：

(1)振沖器導管上端橫拉桿拉繩的拉力方向或松緊程度不合適而造成振沖器偏移。糾正的方法為調(diào)整拉繩方向和松緊度。

(2)導管彎曲或減振器變形導致振沖器與減振器、導管不在同一垂直線上。糾正的方法為調(diào)直導管、修理減振器或更換導管和減振器。

(3)施工從一側填料而擠壓振沖器導致樁位偏移。糾正的方法為改變填料方向，從孔的四周均勻加入填料。

(4)制樁結束發(fā)現(xiàn)樁位偏移超過規(guī)范或設計要求時，應找準樁位重新造孔，加密成樁。

5.2成樁深度

成樁深度的控制應注意以下事項：

(1)在振沖器和導管安裝完成后，應用鋼尺丈量并在振沖器和導管上用紅油漆作出長度標記，以0.2 m為一段，使操作人員據(jù)此控制振沖器入土的深度；

(2)依據(jù)地面高程確定造孔應達到的深度。

5.3填料

5.3.1填料質(zhì)量

(1)填料質(zhì)量應符合《水利水電工程振沖法處理地基技術規(guī)范》的規(guī)定要求，即骨料宜采用含泥量不大于5%、有一定級配的卵石，粒徑要求為20～80 mm；

(2)在填料中應含一定數(shù)量(一般小于20%)的、粒徑為0.5～20 mm的細粒料，有利于提高樁體的密實度和強度。

5.3.2填料數(shù)量

(1)采用裝載機填料時，要注意每次鏟斗裝料的多少及其散落在孔外的數(shù)量。

(2)要核對進入施工場地填料的總量和填入孔內(nèi)填料的總量，若發(fā)現(xiàn)后者大于前者時，應檢查施工記錄并妥善處理。

(3)每次填料厚度不大于50 cm。

5.4施工技術參數(shù)的控制

施工技術參數(shù)包括加密電流、留振時間、加密段長、水壓及填料數(shù)量。

施工工藝參數(shù)控制時應注意以下事項：

(1)為保證加密電流和留振時間的準確性，施工時應采用電氣自動控制裝置。在振沖施工過程中，所設定的加密電流、留振時間可能會發(fā)生變化，應及時核定和調(diào)整；

(2)施工中應確保加密電流、留振時間和加密段長均達到設計要求，否則不能結束一個段長的加密；

(3)應定期檢查電氣設備，對于不合格、老化、失靈的元器件應及時予以更換。

6質(zhì)量檢測與驗收

6.1復合地基載荷試驗

(1)單樁復合地基載荷試驗的壓板可以采用圓形或方形，面積為一根樁所承擔的處理面積。多樁復合地基載荷試驗的壓板可以采用方形或矩形，壓板面積應與試驗樁所承擔的處理面積相同。

(2)壓板底高程應符合設計要求。碎石墊層是復合地基的組成部分，壓板下應設150 mm厚的碎石墊層和20～40 mm厚的中粗砂找平層。

(3)試驗設備和堆載反力的選擇應大于設計要求值的2倍。

(4)試驗加荷分級為8～12級，總加載量不得小于設計要求值的2倍。

(5)每加一級荷載(Q)，在加荷前后應各讀記壓板沉降量(S)一次，以后每隔半小時讀記一次，當1 h內(nèi)的沉降量小于0.1 mm時，即可加下一級荷載。

(6)當出現(xiàn)下列情況之一時，可終止試驗：

①沉降量急劇增大，土被擠出或壓板周圍土出現(xiàn)明顯的隆起；

②累計的沉降量已大于壓板寬度或直徑的6%；

③總加載量已為設計要求值的2倍以上。

(7)卸載可分為三級、等量進行，每卸一級，讀取回彈量，直至1 h內(nèi)的變形量小于0.1 mm。

(8)復合地基承載力特征值應按下列規(guī)定之一確定：

①當Q～s曲線上有明顯的比例界限時，可取該比例界限所對應的荷載；

②當極限荷載小于比例界限荷載值的2倍時，可取極限荷載的1/2；

③按相對變形取值：對粘性土、粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土為主的地基可取s/b或s/d=0.015～0.02所對應的荷載值(b和d分別為壓板寬度和直徑)；對于砂質(zhì)粉土、砂土為主的地基，可取s/b或s/d=0.01～0.015所對應的荷載值。

(9)試驗點的數(shù)量不應少于3個。當滿足其極差不超過平均值的30%時，可取其平均值為復合地基承載力特征值。

6.2樁間土載荷試驗

(1)樁間土載荷試驗宜采用圓形壓板，直徑宜大于500 mm，試坑寬度不應小于壓板直徑的3倍。

(2)壓板底高程應符合設計要求，壓板宜嵌入試坑底面100～200 mm，壓板下應有20～40 mm厚的細礫或中粗砂找平層。

(3)試驗設備和堆載荷重的選擇應大于設計要求值的2.5倍。

(4)試驗加荷分級為8～12級，總加載量不得小于設計要求值的2倍。

(5)每級加載后，按10 min、10 min、15 min、15 min讀取一次沉降量。以后為每隔0.5 h讀1次沉降量，當連續(xù)2 h內(nèi)每小時的沉降量小于0.1 mm時，則認為已趨于穩(wěn)定，可加下一級荷載。

(6)當出現(xiàn)下列情況之一時，可終止加載：

①承壓板周圍的土明顯地側向擠出；

②累計的沉降量已大于壓板直徑的6%；

③在某級荷載下，24 h內(nèi)沉降速度不能達到穩(wěn)定標準；

④總加載量已為設計要求的2倍以上。

(7)樁間土承載力特征值的確定：

①當Q～s曲線上有明顯的比例界限時，取該比例界限所對應的荷載值；

②當極限荷載小于比例界限荷載值的2倍時，取極限荷載值的1/2；

③不能按上述兩點確定時，對低壓縮性土和砂土，可取s/d=0.01～0.015時的對應值，對于中高壓縮性土，可取s/d=0.015～0.02時所對應的荷載值。

(8)同一土層參加統(tǒng)計的試驗點不應小于3點、基本值的極差不得超過平均值的30%時，取其平均值為樁間土承載力特征值。

7結語

該工程振沖施工結束后，對已振沖部分的地基進行了動力觸探(50個點)及靜荷載試驗(5個點)，試驗結果表明：加固處理后的地基承載力特征值達至0.3MPa，滿足設計要求。

胡忠良(1972-)，男，四川資中人，工程師，從事水利水電工程施工技術及管理工作.

(責任編輯：李燕輝)

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10月22日15時30分，由中水五局制安分局承建的國內(nèi)單機容量最大的抽水蓄能電站——37.5萬千瓦的浙江仙居抽水蓄能電站首臺機轉子吊裝成功，為實現(xiàn)2016年1月首臺機組發(fā)電奠定了基礎。仙居抽水蓄能電站位于浙江省仙居縣境內(nèi)，為日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，安裝4臺單機容量37.5萬千瓦的發(fā)電機組，總裝機容量150萬千瓦，電站年平均發(fā)電量25.125億千瓦小時，年平均抽水電量32.63億千瓦小時。該電站機組目前為國內(nèi)單機容量最大的抽水蓄能機組。由中水五局承建了該電站4臺機組的機電安裝和大型地下廠房工程。

收稿日期:2015-10-20

文章編號:1001-2184(2015)06-0001-03

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7;TV52

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