魏家堡水电站地基处理技术
2008-01-16 15:43:02 来源：
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电力18讯： 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3～10 mm，均匀性差，干密度小，仅为1.34g/cm3。饱和固结快剪C＝28 kPa，Φ＝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C＝37 kPa，Φ＝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，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0.5～1.8 m，饱和、可塑、含零星钙质小结核，层底高程为486.325～485.025，黄土状壤土下为2.7～5.0 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481.325～482.325。
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0.5～1.8 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0.5～1.8 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0.5～1.8 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0＋002.5～厂下0＋009、厂左0＋001.875～厂右0＋023.8，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）80～120 mm∶15%；40～80mm∶20%；20～40 mm∶25%；5～20mm∶20%；＜5 mm∶20%。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2.22～2.34 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。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30～40 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488.3～487.8 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
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3～10 mm，均匀性差，干密度小，仅为1.34g/cm3。饱和固结快剪C＝28 kPa，Φ＝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C＝37 kPa，Φ＝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，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0.5～1.8 m，饱和、可塑、含零星钙质小结核，层底高程为486.325～485.025，黄土状壤土下为2.7～5.0 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481.325～482.325。
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0.5～1.8 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0.5～1.8 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0.5～1.8 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0＋002.5～厂下0＋009、厂左0＋001.875～厂右0＋023.8，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）80～120 mm∶15%；40～80mm∶20%；20～40 mm∶25%；5～20mm∶20%；＜5 mm∶20%。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2.22～2.34 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。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30～40 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488.3～487.8 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
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