振冲法地基处理技术在金元水电站工程的应用.pdf

振冲法地基处理技术在金元水电站工程的应用【摘要】金元水电站首部枢纽置于砂卵（碎）石地层，从上至下依次为：崩积块、碎石夹粘土；冲积卵（碎）砾石夹砂土；河湖相粉土质砂；崩、冲积混合堆积含块碎/卵砾石夹砂土；崩积碎石夹粘土。设计选择振冲碎石桩对其进行加固，以防止液化、提高其承载和抗变形能力。根据工程地质条件，采用“冲击钻造引孔后振冲”的施工工艺解决了漂卵砾石层振冲成孔问题，现场质量检测试验表明振冲加固效果满足设计要求。【关键词】：金元水电站首部枢纽地基加固振冲碎石桩抗液化1前言振冲法作为一种地基处理的方法，是在振冲器水平振动和高压水的共同作用下，使松散碎石土、砂土、粉土、人工填土等土层振密；或在碎石土、砂土、粉土、黏性土、人工填土、淤泥土等土层中成孔，然后回填碎石等粗粒料形成桩，和原地基组成复合地基。振冲法是国内应用较普遍和有效的地基处理方法，采用振冲法地基处理技术，可以达到提高地基承载力、减小建筑物地基沉降量、提高土石坝体及地基的稳定性、消除地基液化的目的。2工程概况2.1工程简介金元水电站位于四川省甘孜州的康定县境内、大渡河左岸支流金汤河干流中游，为金汤河干流梯级开发的第二级水电站，引水式开发。电站以发电为主，兼顾生态环境用水。水库正常蓄水位为2610.0m，死水位为2602.0m，总库容13.3万m3，调节库容9.6万m3，具有日调节能力。电站装机2台，总装机容量12.0万KW。电站为Ⅲ等中型工程，枢纽建筑物由首部枢纽、左岸引水隧洞、左岸地面厂房、钟鼓楼沟调水建筑物及公地沟调水建筑物等组成。2.2工程地质条件金元水电站首部枢纽基础范围内普遍分布有第四系冲、崩积物，厚40m～60m，成层结构复杂，承载能力差异性较大，从上往下可分为五层：①：崩积块、碎石夹粘土，其中0～6.5m为粘土夹粹石；6.5m～10.0m为块、粹石，主要成分为灰岩。②：冲积卵（碎）砾石夹砂土，卵（碎）、砾石成分为白云岩、灰岩等，分布于河床以下深0m～12.48m。③：河湖相粉土质砂，灰黑色，可塑状，<0.075mm颗粒含量为48%。分布于河床以下深12.48m～15.28m。④：崩、冲积混合堆积含块碎/卵砾石夹砂土，块、碎石成分为玄武岩、灰岩及少量方解石（脉）；卵、砾石成分主要为玄武岩及灰岩。分布于河床以下深15.28m～53.8m。⑤：崩积碎石夹粘土，含少量冲积卵砾石，其中碎石成分为灰岩及大理岩化白云岩，多呈片状、角砾状，面新鲜；粘土为土黄色。分布于河床以下深53.70～58.28m。上述第①层仅分布于左岸坡脚，属崩积物，厚度变化较大，已挖除。第②层颗粒组成中漂卵砾石占75.2%，含砂率12.2%，粉粒含量7.5%，粘粒含量5.1%，在0.1Mpa～0.2Mpa压力下的压缩模量及压缩系数分别为5.85Mpa～54.33Mpa和0.024Mpa-1～0.282Mpa-1，属中压缩性～低压缩性土；第③层为河湖相粉土质砂，粉粒含量28.5%，粘粒含量19.51%，实测剪切波速120m/s，小于临界波速，属可液化土；第④层颗粒组成中漂卵砾石占18.0%～74.5%，含砂率4.5%～27.0%，粉粒含量3.4%～15.0%，粘粒含量3.0%～11.2%，在0.1Mpa～0.2Mpa压力下的压缩模量及压缩系数分别为52.1Mpa～67.6Mpa和0.012Mpa-1～0.020Mpa-1，属低压缩性土。由于首部枢纽建筑物基础承载力主要集中在第②层冲积卵（碎）砾石夹砂土、第③层河湖相粉土质砂和第④层崩、冲积混合堆积含块碎/卵砾石夹砂土上，其中第③层属于液化土范畴，其承载力及抗变能力较低，液化后不能满足闸坝基础稳定和变形要求。因此设计要求对首部枢纽基础采用振冲碎石桩进行加固处理，振冲碎石桩按梅花形布置，间、排距为2.0m×2.0m，桩径为0.9m。垂直处理范围至覆盖层第③层河湖相粉土质砂层的底部，振冲深度以穿过第③层为原则，振冲最大深度为17.0m。3振冲施工工艺3.1振冲设备选择按照设计要求，振冲加密设备选用ZCQ-125型大功率振冲器，其额定电流为170A。3.2现场生产性试验正式振冲施工前在现场进行了生产性试验，在不同部位共选取7根桩进行试验，试验结果表明，振冲器造孔深度完全不能达到设计要求，最深为1.2m，最浅为0.3m，见表3-1。表3-1振冲器造孔现场生产性试验结果现场试验表明，对漂卵砾石含量高的冲积卵（碎）石地层进行加固处理时振冲器无法直接贯入，经业主、设计、监理及施工方共同研究，决定采取先用冲击钻造引孔、后填料振冲的方法施工。3.3施工工艺3.3.1造孔施工采用跳打法的施工顺序，造孔直径为90cm，孔位偏差不大于5cm。造孔前进行护筒埋设，护筒直径100cm，护筒采用8mm钢板卷制而成。造孔设备选用CZ-30型冲击钻机配备十字钻、空心钻等钻具。造孔各项控制