蔡海燕

(中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

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錦屏二級(jí)電站不良地層平臺(tái)上水泥灰罐基礎(chǔ)處理研究

蔡海燕

(中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都，611130)

在邊坡高度達(dá)300m的錦屏二級(jí)1560m平臺(tái)(寬約20m)的不良地層上修建750t集中制漿站，且有礦車從灰罐柱腳間通行為背景，對(duì)750t散裝水泥灰罐基礎(chǔ)的不良地層和礦車通行的安全邊界條件進(jìn)行了施工技術(shù)研究，分析了不良邊坡平臺(tái)基礎(chǔ)的加固原理、處理要求、處理方案及施工工藝。實(shí)踐表明，對(duì)不良地層采用錨桿、充填注漿及深孔錨筋樁錨固的方式，其地基承載力可提高40%以上，能完全滿足750t散裝水泥灰罐基礎(chǔ)的承載力要求，從而能夠有效解決超高超窄邊坡平臺(tái)不良地層上修建750t水泥灰罐基礎(chǔ)承載力不足的難題。

錦屏二級(jí)電站 高邊坡平臺(tái) 不良地層 灰罐基礎(chǔ) 施工方案

1 工程概況

錦屏二級(jí)水電站C5標(biāo)引水隧洞固結(jié)灌漿量約176萬余m，需灌注水泥10萬余t，需漿量達(dá)30m3/h。為減小制漿系統(tǒng)的占地面積，實(shí)現(xiàn)稱量和制漿系統(tǒng)自動(dòng)化，提高制漿工作效率，降低運(yùn)行成本，項(xiàng)目部在高程1560m平臺(tái)2#施工支洞口上游側(cè)100m處，設(shè)置了1個(gè)750t智能化集中制漿系統(tǒng)，進(jìn)行長距離輸漿，以緩解洞內(nèi)交通壓力和降低施工成本。由于1560m平臺(tái)水泥儲(chǔ)灰罐基礎(chǔ)承載力不滿足要求，即灰罐基礎(chǔ)巖石為變形體(組成變形體塊石直徑為50cm～150cm)，變形體間塊石空隙較大且多(部分空隙達(dá)50cm)，因此要求對(duì)灰罐基礎(chǔ)直徑10m范圍進(jìn)行處理。施工單位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，對(duì)1560m平臺(tái)超高超窄邊坡平臺(tái)不良地層進(jìn)行了基礎(chǔ)處理研究，以能有效解決地基基礎(chǔ)不良造成的安全隱患。

2 灰罐基礎(chǔ)的位置選擇

根據(jù)錦屏二級(jí)水電站總體安排，并結(jié)合1560m平臺(tái)具體條件，C5標(biāo)集中制漿站布置有二個(gè)部位可供選擇，第一處位于小水溝隧洞與1#施工支洞口之間的梯形面積區(qū)域，樁號(hào)K4+576.0m～K4+576.0m段；第二處位于距1560m平臺(tái)2#施工支洞旁的軌道交通洞上游側(cè)100m處，樁號(hào)范圍AK4+915.00m～AK4+940.00m?；诘貙釉?，項(xiàng)目部邀請(qǐng)了公司技術(shù)水平高、施工管理經(jīng)驗(yàn)豐富的人員到現(xiàn)場(chǎng)考察、指點(diǎn)，同時(shí)還咨詢了部分國內(nèi)著名專家及有關(guān)專業(yè)廠家，專門針對(duì)錦屏二級(jí)1560m平臺(tái)具體場(chǎng)地提出的“灰罐基礎(chǔ)與軌道運(yùn)輸通道共用”(見圖1)，“洞外集中制漿與洞內(nèi)臨時(shí)制漿相結(jié)合”等方案進(jìn)行反復(fù)討論，最終確定C5標(biāo)集中制漿站布置在1560m平臺(tái)距2#施工支洞洞口100m處，樁號(hào)AK4+915m～AK4+940m，梯形面積區(qū)域約130m2。集中制漿場(chǎng)地對(duì)比見表1。

表1 集中制漿場(chǎng)地對(duì)比

根據(jù)表1，可初步判定場(chǎng)地二的條件較好。場(chǎng)地二能對(duì)工期、工序、開挖量、施工成本作出綜合平衡；根據(jù)開挖情況表明，水泥儲(chǔ)灰罐基礎(chǔ)的實(shí)際地質(zhì)條件比預(yù)測(cè)地質(zhì)條件還要破碎；場(chǎng)地方案考慮了水泥儲(chǔ)灰罐基礎(chǔ)加固措施和防止儲(chǔ)灰罐基礎(chǔ)部位的邊坡滑移處理措施。水泥儲(chǔ)灰罐基礎(chǔ)加固處理措施是把基礎(chǔ)澆筑成整體鋼筋混凝土，以增大受力面積；防止1560m平臺(tái)水泥儲(chǔ)灰罐基礎(chǔ)部位的邊坡變形處理措施，是在整體鋼筋混凝土下進(jìn)行固結(jié)灌漿、布置錨筋樁、錨桿等。

圖1 灰罐基礎(chǔ)與軌道運(yùn)輸通道共用

3 對(duì)灰罐基礎(chǔ)的要求

3.1 罐體柱腳受力要求

每個(gè)罐體和罐體內(nèi)水泥總重量約850t，罐體由6根鋼柱托起，基礎(chǔ)單位面積受力約180.75kN/m2，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，要求地基巖石基礎(chǔ)抗壓強(qiáng)度≥300kN/m2時(shí)，才能在基礎(chǔ)上部進(jìn)行罐體柱腳安裝。

3.2 灰罐地基要求

3.2.1 宜采用天然堅(jiān)固地基。否則，需對(duì)地基采取相應(yīng)的措施進(jìn)行加固，以達(dá)到罐體地基承載力要求。

3.2.2 當(dāng)罐體周圍存在相鄰建筑時(shí)，水泥儲(chǔ)灰罐的基礎(chǔ)埋深大于原有建筑基礎(chǔ)。當(dāng)埋深大于原有建筑基礎(chǔ)時(shí)，兩基礎(chǔ)保持一定的凈距，其數(shù)值根據(jù)原有建筑荷載大小、基礎(chǔ)形式及巖質(zhì)而定。

3.2.3 在罐體基礎(chǔ)開挖及安裝過程中，利用和保護(hù)天然排水系統(tǒng)和植被。

3.2.4 罐體及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則、對(duì)稱，并具有良好的整體性；建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則。

3.2.5 罐體結(jié)構(gòu)體系簡明、受力合理，具備必要的抗震承載能力，良好的變形能力和消耗地震能量的能力，對(duì)可能出現(xiàn)的薄弱部位，采取措施提高抗震能力。

3.2.6 水泥罐的地基圈梁必須閉合，當(dāng)遇特殊情況斷開時(shí)，圈梁上下搭接，搭接長度為上下圈梁間距的2.0倍，且不小于1.0m。

3.3 基礎(chǔ)規(guī)劃方案

水泥儲(chǔ)灰罐基礎(chǔ)采用C25鋼筋混凝土，基礎(chǔ)配φ28mm、φ16mm構(gòu)造鋼筋，并在6根水泥罐立柱處預(yù)埋鋼板、布置錨樁及地錨鉤。預(yù)埋的鋼板與地錨鉤、錨樁與上部結(jié)構(gòu)相連，預(yù)埋鋼板尺寸為900mm×900mm×30mm(長×寬×厚)。

采用風(fēng)鉆清除1560m平臺(tái)已澆筑的20cm厚C25混凝土(清除范圍直徑8.6m)，清除部位進(jìn)行刻槽處理，刻槽寬度1.5m×1.0m(下底寬×上底寬)，刻槽深度不少于80cm。由于智能化制漿系統(tǒng)應(yīng)力較集中，要求刻槽至堅(jiān)硬基巖。

在水泥罐立柱處設(shè)置錨筋樁，錨筋樁按直徑7.74m、夾角60°均勻分布，錨筋樁規(guī)格為L=9m、3φ32mm，錨筋樁注漿比級(jí)為水∶水泥∶砂=0.41∶1∶1。

對(duì)刻槽超挖較多的部位采用C25混凝土回填，基礎(chǔ)配筋為φ28mm、φ16mm鋼筋，并與錨筋樁焊接成整體，待水泥罐預(yù)埋件埋設(shè)好后即可進(jìn)行混凝土澆筑，水泥罐基礎(chǔ)為C35混凝土。地基基礎(chǔ)加固方案見圖2。

圖2 地基基礎(chǔ)加固方案

3.4 地基承載力要求

水泥儲(chǔ)灰罐混凝土基礎(chǔ)所修建部位的地基承載力需大于23.43t/m2，才能滿足750t水泥儲(chǔ)灰罐地基承載力要求。

根據(jù)理論計(jì)算，加固后的地基承載力可達(dá)40t/m2，因此加固后的地基能滿足水泥儲(chǔ)灰罐所需地基承載力要求。

4 不良基礎(chǔ)施工

4.1 施工方案

首先在開挖的基坑底部澆筑墊層混凝土、充填式固結(jié)灌漿及打錨桿后，再在每個(gè)柱腳基礎(chǔ)底部布置5束平均孔深為15m的2φ28mm錨筋束(錨筋入巖深度不少于2m)，并在6根水泥罐立柱處預(yù)埋鋼板及地錨鉤。另外，水泥儲(chǔ)灰罐混凝土基礎(chǔ)采用三層φ28mm網(wǎng)狀水平鋼筋，周邊采用φ28mm插筋和布置φ28mm圈筋澆筑而成。預(yù)埋鋼板、地錨鉤、錨筋束及插筋與上部結(jié)構(gòu)相連，最后采用C25泵送混凝土把儲(chǔ)灰罐基礎(chǔ)澆筑成一個(gè)整體。

4.2 施工工序

施工放樣→基礎(chǔ)開挖→清基及澆墊層→充填式固結(jié)灌漿→錨桿孔及錨筋束施工(放樣、鉆孔及注漿)→布筋(三層水平鋼筋、圈梁及支撐鋼筋)→預(yù)埋鋼板→立?！炷翝仓B(yǎng)護(hù)及拆?！乱坏拦ば?。

4.3 處理措施

4.3.1 對(duì)開挖的基坑進(jìn)行清基，然后采用M25砂漿作墊層，墊層平均厚度約20cm，再澆筑墊層混凝土(泵送C25混凝土)，厚度約0.25m。

4.3.2 當(dāng)墊層砂漿強(qiáng)度達(dá)到75%以后，在墊層上鉆孔和充填式固結(jié)灌漿，灌漿水灰比為0.5∶1或砂漿，鉆孔深度3m～5m，或在混凝土澆筑前在較大的空隙中預(yù)埋灌漿管。

4.3.3 當(dāng)充填式固結(jié)灌漿完成后，在水泥儲(chǔ)灰罐每個(gè)柱腳部位布置5束2φ28mm錨筋束，其平均孔深為15m;在靠山體內(nèi)側(cè)布置2束2φ28mm錨筋束，其平均孔深8m，深入堅(jiān)硬巖石為2m；

沿基坑周邊每隔80cm布置1根錨桿，錨桿深入覆蓋層約5m，采用φ28mm螺紋鋼筋；

除柱腳及基坑周邊外，其它部位布置部分φ28mm錨桿，錨桿間排距為2m，深入覆蓋層約5m，采用φ28mm螺紋鋼筋；

沿錨筋樁和周邊錨桿布置圈梁，圈梁布置在底層，高×寬=80cm×80cm， 圈梁采用φ28mm螺紋鋼筋。

4.3.4 根據(jù)基坑布置的錨筋束及錨桿進(jìn)行布筋和預(yù)埋鋼板。整體混凝土基礎(chǔ)水平鋼筋網(wǎng)分三層布置，每層鋼筋之間的距離從低到高分別為80cm、120cm，層內(nèi)鋼筋網(wǎng)之間的鋼筋間排距為250mm×300mm，采用φ28mm螺紋鋼筋。

柱腳處的錨筋樁及基礎(chǔ)圈梁采用φ8mm盤條作為箍筋，柱腳處的錨筋樁箍筋間排距為200mm， 基礎(chǔ)圈梁箍筋間排距為400mm。

4.3.5 完成以上工序后，再采用C25混凝土把儲(chǔ)灰罐基礎(chǔ)澆筑成1個(gè)整體，并對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)等。

4.3.6 待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，再對(duì)水泥罐的6支柱腳基礎(chǔ)進(jìn)行支模澆筑混凝土，以及對(duì)預(yù)埋鋼管位置進(jìn)行鉆孔灌漿。

5 結(jié)論

錦屏二級(jí)1560m平臺(tái)散裝水泥罐建成后，每個(gè)罐整體重量850t左右，垂直高度達(dá)20m，故水泥罐基礎(chǔ)建在完整的基巖上或加固的地基上，地基滿足近1000t的靜壓承載力要求，且在水泥罐建筑高空20m范圍內(nèi)無其他建筑物。1560m平臺(tái)基礎(chǔ)的巖石為大理巖，巖石的最大抗壓強(qiáng)度為4MPa/m3，從現(xiàn)場(chǎng)處理結(jié)果及運(yùn)行來看，完全滿足儲(chǔ)灰罐承載力的要求，同時(shí)經(jīng)過對(duì)儲(chǔ)灰罐抗傾覆能力計(jì)算，在安全性上是可行的。

根據(jù)對(duì)1560m平臺(tái)總體規(guī)劃，C5標(biāo)在1#施工支洞與小水溝隧洞之間的集中制漿站滿足兩邊公路運(yùn)輸車輛的通行，在充分考慮罐體自重、跨距、荷載及公路寬度的作用下，灰罐基礎(chǔ)布置在安全范圍線之內(nèi)，是安全可行的。當(dāng)C5標(biāo)集中制漿站建立后，兩邊公路均有8m以上寬度，完全滿足大件運(yùn)輸及其它車輛的通行。同時(shí)為避免運(yùn)輸車裝載的設(shè)備及材料超寬，碰撞到儲(chǔ)灰罐立柱，在儲(chǔ)灰罐的兩端頭各設(shè)置兩個(gè)混凝土防護(hù)墩或鋼管排架，張貼警示牌，進(jìn)行超寬超高限制。由于設(shè)備檢修和制漿工作的需要，通過在制漿站四周架設(shè)防護(hù)欄，保證工作人員和運(yùn)輸車輛的安全通行。

〔1〕高萬新，李 焰.三峽壩基灌漿施工主要技術(shù)問題及解決措施[J]. 葛洲壩集團(tuán)科技， 2006，(4)∶21～25.

〔2〕 沈春林. 地下防水工程實(shí)用技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

〔3〕蔡勝華，黃智勇，董建軍等. 注漿法[M]. 北京：中國水利水電出版社，2006.

〔4〕馬國彥，常振華. 巖體灌漿排水錨固理論與實(shí)踐[M]. 北京：中國水利水電出版社，2003.

蔡海燕(1977- )，男，四川巴中人，高級(jí)工程師，從事水利水電工程施工技術(shù)工作。

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