魏家堡水电站地基处理技术 microsoft word 文档

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1、 魏家堡水电站地基处理技术 - 刘贵雄，陈林枫 （陕西省宝鸡峡管理局， 陕西 咸阳 712000） 摘 要： 针对魏家堡水电站复杂多变的地质情况，通过采用传统的素土、灰土垫层对黄土 状壤土进行了处理，并辅之于平钻排水等工程措施，主厂房的砂卵石换填和综合楼灰土井 桩基础也是针对特定的基础而定。尾水渠的底板处理方案可供地下水位较高的渠道工程施 工借鉴。 关键词： 水电站；地基处理；砂卵石换填；素土换填；灰土井桩 1 工程地质概况 魏家堡水电站枢纽建筑物基础，全部座落在老滑坡体上，滑坡体中后部为扰动的黄土状壤 土。前池基础位于黄土状壤土上，受滑坡地质作用及现代人为因素扰动，土性变化大，坑 深 TK1

2、 及 TK12 相距仅 30m，差异就十分显著，黄土状壤土中，夹有大量的锈斑、腐植质， 且孔隙、裂隙较多，孔隙达 310 mm，均匀性差，干密度小，仅为 1.34g/cm3。饱和固结 快剪 C28 kPa，22.9。管床基础位于滑坡堆积的黄土状壤土夹古土壤中，干密度变 化较大，最大为 1.66 g/cm3，姜石多，裂隙多，饱和快剪 C37 kPa，23.8，其中 5# 镇墩基础位于地下水位以下。 滑坡体前部为砂砾石层及中细砂土，为主副厂房基础所在。厂区地下水位高程 490m，基础 涌水量层，并夹有砂壤土及粉质壤 50 m3/h，主厂房建基面高程 486.8 m，副厂房建基面高 程 488.0m

3、，主厂房基础局部位于砂砾石层上，大部分为扰动的黄土状壤土，厚度不一，为 0.51.8 m，饱和、可塑、含零星钙质小结核，层底高程为 486.325485.025，黄土状壤土 下为 2.75.0 m 的砂砾石，中密、含卵石，粒径达 40 cm，砂砾石成份以砂岩、花岗岩、 石英为主，层底高程 481.325482.325。 2 砂卵石换填技术 2.1 主厂房基础处理 针对地基的复杂性、多变性、不均性，在基础开挖至设计高程后，结合已暴露的地质情况， 为了更确切的确定基础承载力，在主厂房地基上进行了动力触探和标准贯入度试验。 各层地基土承载力见表 1。 2.1.1 处理方案 基坑开挖后，发现厂房建基面

4、以下的地质情况变化很大，尤其是主厂房建基面下黄土状壤 土与砂砾石层呈“鸡窝状”分布，极不均匀深度 0.51.8 m 不等。当时有两种意见：一种 是基础置于该土层上，无须挖除换填，因为该黄土状壤土干密度达 1.63 g/cm3，较密实坚 硬，认为承载力可以满足要求；另一种意见是彻底挖除 0.51.8 m 厚的不均一层，并以砂 卵石换填，使基础全部置于砂卵石上，可以大大减少厂房的不均匀沉降，为了确定合理的 处理方案，业主先后请西北院、水利厅的专家进行了咨询，最后决定，全部挖除 0.51.8 m 的不均一层，采用砂卵石换填方案对主厂房基础进行处理。处理范围为厂上 0002.5 厂下 0009、厂左

5、0001.875厂右 0023.8，深度以挖至均一砂卵石层为止。采用五级 配砂卵石，其级配为：（重量比）80120 mm15%；4080mm20%；2040 mm25%；520mm20%；5 mm20%。要求换填后的砂卵石干密度不能小于 2.15 t/m3。 2.1.2 检测结果 魏家堡电站主厂房地基转换处理，总厚度约 2.0 m，共分 11 层回填夯实完成；平均每层压 实厚度约 18cm。在对其转换质量检测中，共检测砂卵石垫层压实后干密度 67 个点，其中 62 个点的干密度大于设计标准（2.15 t/m3） ，一次性检测合格率为 92.5%，对其中的 5 个不 合格点，经返工继续夯实后，复

6、检均达到设计标准，复测合格率为 100%；经计算，每层 干密度平均值在 2.222.34 t/m3 之间，超过了设计要求的密实度标准。 2.2 5#镇墩及尾水渠的基础处理 2.2.1 5#镇墩的地基处理 5#镇墩及 49#60#支墩的地基处有地下水出露，开挖后基础不同程度积水，特别是 5#镇墩， 积水深度达 1.2 m，处理方法是：降低水位挖换填砂卵石。 首先是降低水位。在 5#镇墩上下游开挖降水井 4 个，并及时抽排，以降低水位，并在靠 5# 镇墩附近挖集水坑，排水使水位下降至建基面以下。 其次是砂卵石换填。为了保证基础安全，超挖 1.5 m；用砂卵石进行换填，砂卵石换填级配 及要求同主厂房

7、。换填时针对黄土软基，先铺一层无纺土工布，以防止泥石混合，其上密 摆 3040 mm 的卵石一层，再灌入砂卵石，并用振动夯使其密实，其余 1.2m 用砂卵石回 填处理。这种方法在一些高等级公路路基的处理中常常见到。此外，为了有效地降低排除 地下水，在 5#镇墩下游约 40m 处，增加平钻排水措施，在 514.0 m 高程处共钻水平孔 5 个， 从而使 5#镇墩及附近支墩基础内的水位下降至建基面以下，保证了基础安全。 2.2.2 尾水渠的淤泥地基处理 尾水渠底板基础高程约 488.3487.8 m 之间，处于地下水位以下，底板以下全部为淤泥质 土，要全部挖除，工程量太大，施工难度也大，基础采用砂

8、卵石换填进行处理。 砂卵石换填处理：施工时，较设计高程超挖淤泥 0.35 m；在其上先铺土工布一层，再作 35cm 厚砂卵石垫层，振动夯振动密实，其上再作混凝土底板，这种处理方法简单、经济、 省事。电站运行一年的情况证明，效果良好。 3 素土（灰土）换填技术 3.1 处理方案 前池基础处理，原设计图为灰土挤密桩，施工因设备问题，成孔困难，后经与设计院协商 采用换土垫层处理，即将建基面下超挖 3.0m，作 2.5 m 素土回填，再作 0.5 m 的 3:7 灰土 垫层，为了保证质量，开工前作了击实试验，为换土垫层施工提供了科学依据，如图 1 所 示。最大干密度 1.67g/cm3，最优含水率 1

9、8.1%。 管床镇、支墩基础处理；对镇墩 2#、3#、4#、6#基础，统一超挖 1.1 m，全部用素土夯实 回填至建基面上，并做 10 cm 混凝土垫层。其上再作镇墩结构。支墩处理同镇墩，仅超挖 深度不同，为 0.6 m，其余完全相同。 3.2 施工要点 (1) 在填土前，应先清除地基上的树根、淤泥、耕植上层、杂物和要求深度范围内的软弱 土层，排除积水，以保证正常施工和防止边坡遭受冲刷。 (2) 换填土料一般选用粘土，有机物含量不得超过 5%，土料中不得夹有砖、瓦、石块。土 料含水量，应控制在最优含水量 18.1%2%的范围内，最优含水量是通过室内击实试验确 定的，当含水量过大时，采用晒干或风

10、干法降低；当含水量小于最优含水量时，洒水湿润， 或提前蓄水浸泡。 (3) 填土应从最低处开始进行整片分层回填夯实（或碾压） ，不应任意分段接缝。 (4) 整个换填采用大面积装载机铺土，用 80P 推土机碾压，每碾压完一层，表面应采用人 工或推土机拉毛，然后继续回填，当土层表面太干时，应洒水湿润方可继续回填，以保证 上下层良好结合。夯实必须夯迹叠合一半。机械碾压不到的边角部位，用人工或小型夯实 机械配合夯实。上下相邻土层接茬应错开，其间隔距离不小于 50 cm，在接茬 50 cm 范围 内应增加碾压遍数。 (5) 填土分层碾压的铺土厚度和碾压遍数，一般根据选择的碾压机具和设计要求的密实度 （或压

11、实系统 c）机械现场碾压试验确定。结合击实试验资料，最后确定用推土机碾压 4 遍，再做质量检测。 (6) 施工中分层铺平的土料，必须当日碾压完毕，不得隔日碾压。如遇下雨，表面及时用 彩条塑料布覆盖，以防止雨水浸泡填土层。 (7) 垫层施工完毕，应立即进行下道工序砌石施工，以防雨水或施工用水浸入填土地基， 使基土扰动。如不能很快进行下道工序时，应有防止垫层受水浸泡或晒裂的措施。 4 灰土井桩技术 灰土井桩是利用人工在土中成孔，孔中分层填入 3:7 或 2:8 灰土，经分层夯实的桩体与桩 间挤密土组成的复合地基，是处理深层湿陷黄土和人工回填土的有效方法之一，其主要功 能是：提高地基承载力，减少地基

12、沉降量，消除地基湿陷性，增强地基稳定性。其优点是 技术可靠、工作面多、工期短、施工简单、就地取材、费用较低等特点，是地基处理的一 种传统方法。 电站综合楼位于 508 平台，开挖前曾经开挖了两个竖井，发现土质情况尚可，但大开挖后 发现墓穴较多，在总长共 80 m，宽 8.011.0 m 的范围内达 30 多个墓穴，有些已经挖除， 但有些深层墓穴处理难度较大，综合考虑后，对三层砖混结构无集中荷载的地基范围内的 （浅层 2.0 m）墓穴全部做挖除并回填处理，其余按原设计进行，即为条形砖基础，对两层 框架结构的独立基础，考虑竖向荷载较大将原设计的独立台阶基础修改为柱下灰土井桩基 础。下面对其设计情况

13、作以说明。 4.1 灰土井桩的设计 灰土井桩单桩基础的承载力，为简化计算，假定摩阻力沿灰土桩长均匀分布。 fAUfvhNG 式中 A灰土井桩底的面积，m2； 经深度修正后，井底处地基土的容许承载力，kPa； U灰土井桩平面周长，m； 沿井深范围，不同土层的厚度，； fv桩周与土之间的摩擦力容许值，kN/m2； N上部荷载，kN； G灰土井自重，kN。 经计算灰土井桩顶面轴向力 N712 kN，承载力标准值取 155 kPa，容许承载力修正 ffkhb（b-3）bd0（d0.5） 15501.1204.5 254kPa 假设灰土井直径为 d1.5m，深度 5.0m，即 h5.0m 灰土井面积 A

14、d241.5241.77m2 周长 Ud4.4m 桩身自重 GAh51.7715133kN 则持力层以上总荷载 NG712133845kN 则灰土井桩的承载力： fAUfvh2541.5241.5175450400850 kN845kN 满足承载力要求。 灰土井桩基础，在满足地基承载力的前提下，尚应按下式验算桩身的抗压强度。 Nf 灰A f 灰为灰土的容许抗压强度，3:7 灰土，f 灰500 kPa；f 灰 A5001.524883 kNN712 kN。 所以桩身强度亦满足要求，不须验算变形，详见图 2。 5 结束语 要切实查明建筑物的地质情况，尤其是重要建筑物。否则开挖后如地质情况不符，可能要 影响工期，对滑坡体、河床地基等要考虑到地基地质的多变性、复杂性。在查清的基础上， 提前拟定几套处理方案，对建筑工程是十分必要的，这样可以做到未雨绸缪，临阵不乱， 保证工期。