软基上的水电站厂房设计与施工 乌东德水电站

  摘要:软基是很常见的地质状态,在水电站厂房的设计与施工中,若是软基处理不恰当,将导致上层不均匀沉降,危害整个工程。本文通过对软基地质下水电站厂房工程中产生质量问题的原因进行分析,提出了在设计、施工中应注意的环节和预防措施,从而保证工程质量。
  关键字:软基;水电站厂房
  中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
  引言:本文通过对软土地质的特征分析,对水电站厂房的设计以及施工奠定了基础。而后针对软基上的水电站厂房工程提出了具体的设计和施工方案,为类似工程的软基设计以及施工提供了可供参考的经验。
  一,软土地基
  1.1 软土
  软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。
  1.2 软土地基的含义
  我国公路行业规范对软土地基定义是指强度低,压缩量较高的软弱土层。多数含有一定的有机物质。日本高等级公路设计规范将其定义为:主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。地下水位高,其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基。
  1.3 软土地基的分类
  我国的软土分布广、种类多。根据软土的分类及其工程特点可将工程中软土地基分为淤泥软土地基,砂性软土类地基,斜坡软土地基,岩溶红土软土地基,泥炭土软土地基,粘性软土类地基等。
  1.4 软土地基的特点
  1.4.1 淤混软土地基特点
  淤泥软土地基主要由淤泥、淤泥质土构成的地基,其承载能力低。淤泥土主要分布在沿江冲积平原区、沿海地区、内湖区,其工程地质特性有:含水量高、具有高压缩性、渗透性小、抗剪强度较低等方面。
  1.4.2 砂性软土类地基特点
  砂性软土是砂粒粘土混杂构造,内部常常含有封闭砂团,出现在砂层与软土层的过渡段。砂性软土类工程特性受其砂粒含量多少、形成历史而变化,其工程地质特性是:天然含水量高、压缩系数的高和渗透系数小等方面。
  1.4.3 斜坡软土地基特点
  斜坡软土是一种分布于斜坡上、岩层间的坡残积、坡洪积、溶蚀沣地型斜坡软土,其工程特性为:天然含水量一般小于或接近液限、有机质含量一般为4%~31%、孔隙比较大、天然抗剪强度较高和压缩性较高等方面。
   1.4.4 粘性软土类地基特点
   粘性软土分布广,以长江口北侧粘性土为典型,其工程特性为::粘性土中砂层多、粉粒含量高、指标偏好、孔隙比—般大于,等于或接近1以及天然含水量一般大于或等于液限等方面。
  软基上的水电站厂房设计与施工
  2.1 厂房基础情况
  软基处理施工技术难度较大,质量要求高,且因其为隐蔽工程,如掌握不好,极易出现偏差,位于不同地区软基上的水电站厂房情况各有不同,要分别具体认真对待,电站厂房不同于普通的工业与民用建筑,尤其是机组运行时的震动,会使砂土的抗剪强度相应降低,易造成土体液化,进一步恶化地基,不利于机组安全运行;当遭遇地震时,地震首先引起的场地变形会加剧建筑物的破坏。为此,对厂房的软基必须慎重处理!
  2.2 厂房基础处理方案
  对厂房基础处理的方案选择,主要遵循以下四条原则,即安全性、科学性、经济性和可操作性,然后根据工程的具体情况,选择一个相对合适的基础处理方案。设计先后考虑了强夯、桩基和固结灌浆三种处理方案。
  2.2.1 强夯法
  强夯法是在极短的时间内对地基土体施加一个巨大的冲击能量,使得土体发生一系列的物理变化,如土体结构的破坏或液化、排水固结压密以及触变恢复等。强夯法主要用于砂性土、非饱和粘性土与杂填土地基。对非饱和的粘性土地基,一般采用连续夯击或分遍间歇夯击的方法,并根据工程需要通过现场试验以确定夯实次数和有效夯实深度。其作用结果使得一定范围内地基强度提高,孔隙挤密并消除湿陷性。强夯法具有加固效果显著、适用土类广、设备简单、施工方便、节省劳力、节约材料、施工工期短、施工文明和施工费用低等优点,但是对地下水位较高、饱和度较大的碎石土采用强夯法处理,就会使其孔隙水排除很困难,难以压实,且强夯法处理会扰动原状土。
  2.2.2 桩基法
  桩基由桩和连接桩顶的桩承台(简称承台)组成的深基础或由柱与桩基连接的单桩基础,简称桩基。桩基具有承载力高、沉降量小而较均匀的特点,几乎可以应用于各种工程地质条件和各种类型的工程,尤其是适用于建筑在软弱地基上的重型建(构)筑物。用桩基处理基础,抗震效果很好,但由于桩基种类繁多,施工工序复杂,施工工艺差异大,加之地层变化复杂,施工过程中可能会使桩身出现缩径,扩径,夹泥,离析,断桩等缺陷,并且要求深入稳定土层的深度较大,对深覆盖层基础而言,势必会增加投资。
  2.2.3 固结灌浆
  固结灌浆为改善节理裂隙发育或有破碎带的岩石的物理力学性能而进行的灌浆工程,其主要作用是:①提高岩体的整体性与均质性;②提高岩体的抗压强度与弹性模量;③减少岩体的变形与不均匀沉陷。采用固结灌浆方法能将松散的地基固结成整体,形成持力层,对提高地基承载力、防止地基沉降、减小不均匀沉降量及抵御地震破坏都有很好的作用。
  2.3 基础处理施工和其他处理
  厂房基础处理的施工要依据所选择的厂房基础处理方案。不同的厂房基础处理方案对应不同的厂房基础处理施工。水电站厂房的其他处理要根据厂房的具体位置以及具体要求,具体问题具体分析,力求做到最好。
  安全、质量保证措施
  3.1 深化安全教育,强化安全意识
  所有参加施工人员在上岗前进行安全教育和技术培训,坚持“预防为主,安全第一”的宗旨,安全员和特殊工种全部持证上岗,并配备相应的劳保用品和工具。
  3.2 安全操作,遵守劳动纪律
  参加施工的所有工作人员和作业人员,都将严格按照相应的安全操作规范和程序进行施工,严肃劳动纪律,严禁出现违章指挥与违章作业。
  
  参考文献:
  陈建铭,管玲见. 软土地基的特点及处治方法探讨, 科技风, 2011(5)
  王辉,黄小春,胡伟. 软基上的水电站厂房设计与施工, 中国农村水利水电,2005(12)