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佛山市顺德区大洲电排站工程基础处理方案的选择分析

时间:1970-01-01  作者:秩名

论文导读:大洲电排站工程位于珠江三角洲平原腹地----顺德区伦教街道三洲辖区内。根据场地工程地质条件可选择的基础处理形式包括:①水泥土搅拌桩复合地基。预应力管桩。仅布置预应力管桩而不采用水泥搅拌桩加固表层不良土时。
关键词:电排站工程,基础处理,预应力管桩,水泥搅拌桩
 

1、工程概况

大洲电排站工程位于广东省佛山市顺德区伦教街道东北面,属顺德第一联围伦教排灌区,内接大洲大涌、大东支河及东围支河,外排顺德水道。本工程水工布置主要由拦污栅闸、进水前池、泵房、出水压力涵管、防洪闸、外江连接段及其他附属建筑物组成,正向进出水。工程设计排涝流量为40m3/s,总装机容量N=4×560=2240KW,工程规模为中型。本工程的任务主要是提高第一联围伦教排灌区的防洪和排涝能力,是顺德区排涝规划的重点工程。

2、工程地质概况

顺德位于广东省南部西北江下游珠江三角洲中心,地形西北稍高,东南略低,是一片广阔的冲积平原,地势平坦,河涌交错。大洲电排站工程位于珠江三角洲平原腹地----顺德区伦教街道三洲辖区内,工程站址地形属河口三角洲地貌。

经钻探揭露,本工程场地普遍覆盖有第四系(Q)堆积物:由表土层、冲积层和基岩等层组成。从上至下依次为:①1层素填土:主要由粉质粘土及粉细砂组成,含碎石及粘土等。层厚2.20~7.00m,平均为3.15m;②2-1层淤泥质土:含腐殖质,流塑,夹薄层粉砂。论文格式。层厚3.10~11.30m,平均为6.45m;③2-2层细砂(淤泥质细砂):主要矿物成分石英,次为淤泥质,局部含较多贝壳碎片,夹薄层淤泥质土。层厚15.60~34.50m,平均为22.25m;④2-3层淤泥质土:流塑,含腐殖质,夹薄层粉细砂,局部含较多贝壳碎片。层厚3.00~8.70m,平均为6.33m;⑤2-4层中砂:主要矿物成分为石英,含粘粒较多,局部含较多贝壳碎片。层厚7.80~13.60m,平均为9.00m;⑥3层中风化花岗片麻岩:岩性判定属较软岩类,岩体完整程度为较破碎,岩体风化程度为中风化。论文格式。

本工程主要建筑物的建基面为2-1层淤泥质土或2-2层淤泥质细砂,地基下分布深厚软弱土层和液化砂土层,天然地基不能满足工程要求,必须进行地基加固处理。根据场地工程地质条件可选择的基础处理形式包括:①水泥土搅拌桩复合地基;②钻孔灌注桩;③预应力管桩。

3、基础处理方案选择

本工程为水利工程,泵房、防洪闸、压力涵管等水下部分和防洪堤围的复堤工作必须在枯水季节(当年10月~次年3月)完成,工期较紧,由于钻孔灌注桩造价偏高,施工工期较长,桩身质量不易保证,且有泥浆排出污染环境等问题,因此本工程基础处理设计不考虑采用钻孔灌注桩,仅对水泥土搅拌桩和预应力管桩两个方案进行比较分析。

①方案一:Ф500静压预应力管桩+Ф500深层水泥搅拌桩

本方案采用Ф500静压预应力管桩承担垂直荷载,以第3层中风化花岗片麻岩层作为桩端持力层,避免建筑物的不均匀沉降。预应力管桩承担垂直荷载效果很好,但承担水平荷载的效果较差,通过计算,仅布置预应力管桩而不采用水泥搅拌桩加固表层不良土时,防洪闸、消力池段挡墙、前池挡墙、外江翼墙的最大水平位移分别为11.5mm、27.5mm、28mm、29mm,均大于规范要求,而采用水泥搅拌桩加固表层不良土后,这些部位最大水平位移均满足规范要求。因此,本方案采用深层水泥搅拌桩与管桩协调布置,加固和改善表层不良地基土,防止深层滑动,减少填土造成的软土侧压力对管桩的影响作用,以保证建筑物的抗水平能力。

根据水工建筑物结构受力特点及群桩布置原则,本工程共布置Ф500预应力管桩312根,桩长为30m~50m不等;Ф500深层水泥搅拌桩桩长10~12m,桩距1.0m;由于管桩基础所产生的垂直沉降量极小,而地基土的沉降使防洪闸底板存在脱空的可能,为防止因纯刚性桩基而产生接触冲刷的可能,在防洪闸前齿设置拉森Ⅲ型钢板桩,桩长6m。通过计算,方案一桩基的竖向承载力、水平承载力、沉降和水平位移均满足设计要求。方案一主要建筑物基础处理工程量包括Ф500预应力管桩11396m,Ф500水泥搅拌桩47110m(其中包括空桩6118m),拉森Ⅲ型钢板桩18.1t,基础处理费用合计为479.51万元。论文格式。

②方案二:Ф500深层水泥搅拌桩复合地基

根据本工程的地质条件,地基土第2-1~2-4土层均不宜做建筑物桩端持力层,而满足建筑物承载要求的第3岩层埋置深度又较大,因此,本方案采用深层水泥搅拌桩形成复合地基,以控制建筑物总沉降为原则进行基础处理。深层水泥搅拌桩复合地基通过调整搅拌桩的水泥含量(即桩身强度)、置换率(即布桩间距)、桩长等,可提高地基竖向及水平承载力,控制沉降量及水平位移,防止深层滑动,并能提高地基土的防渗性能,是一种较适合水利工程使用的基础处理方法。

根据本工程水工建筑物结构特点和地质条件,方案二采用Ф500深层水泥搅拌桩,桩长18m,桩距1m×1m。根据防渗需要,防洪闸前齿按0.4m桩距布置两排水泥搅拌桩形成防渗墙;根据建筑物的重要性,防洪闸、穿堤涵管及泵房均采用围封形式进行布置;由于承受的水平力较大,内外江连接段的悬臂式挡墙均在底板两侧适当增加1~2排水泥搅拌桩进行加固。本工程建筑物基础处理共布设Φ500深层水泥搅拌桩5281条。经计算,方案二加固后的复合地基承载力由65kPa提高到120~140kPa,最大沉降量及建筑物之间沉降差均满足规范要求。方案二主要建筑物基础处理工程量包括Ф500水泥搅拌桩85086m,基础处理费用合计为459.46万元,比方案一节省20.05万元。

4、基础处理方案比较

深层水泥搅拌桩及静压预应力管桩均为顺德地区常用基础桩型,施工技术成熟,成桩质量好,是比较适合水利工程使用的基础处理方法。通过计算,方案一及方案二均能满足地基承载力及沉降变形要求,又能处理上部土层液化问题。本设计从技术及经济方面对两方案进行了比较,见下表。

基础处理方案对比表

 

序号 方案 项目 方案一: 预应力管桩+深层水泥搅拌桩 方案二: 深层水泥搅拌桩复合地基
1 工程量 其中:预应力管桩(m) 水泥搅拌桩(m) 钢板桩(t) 11396 47110 18.1 85086

 

2 工程费 (万元) 479.51 459.46
3 优缺点对比 优点: ①预应力管桩施工速度快,基础处理工程量较方案二少,施工工期短。 ②建筑物沉降量极小。 ③桩基布置有利于基础边坡开挖,减少土方开挖和回填工程量。 缺点: ①基础处理费用较方案二稍多。 优点: ①抗水平力及防渗效果比方案一好。 ②基础处理工程费比方案一稍少。 缺点: ①水泥搅拌桩施工速度慢,基础处理工程量较大,施工工期长。 ②建筑物沉降量比方案一大。

5、结论

由于本工程建筑物地基下软弱土层和液化砂土层分布深厚,满足建筑物承载要求的岩层埋置深度较大,因此,经过经济技术比较分析,为减少沉降、便于施工、缩短施工期,且较彻底处理土层液化问题,本工程推荐采用方案一,即采用Ф500锤击预应力管桩+Ф500深层水泥搅拌桩进行基础处理。

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