电厂1#机组与2#机组于2007年顺利通过满负荷试运行。目前发现翻车机房的部分轨道下沉,控制楼墙体开裂。
图2、翻车机控制局部平面图
翻车机区域有翻车机房、重调轨道、控制室等组成,其中翻车机房地下结构埋深约15m,采用大开挖方式施工;重调基础为钢筋混凝土结构,宽2.4m、深4.1m、长35m;控制室为二层砖混结构,基础为条形基础,底宽1.45m、深3.0m、长28m。
经过现场勘察,翻车机房因地基基础不均匀沉降,造成控制楼墙体开裂,轨道下沉。
图3、翻车机房外貌 图4、翻车机轨道下沉垫块
图5、控制室外墙墙体开裂图 图6、控制室内墙体开裂
厂址位于赣县江西上饶市黄金埠镇,原始地貌为一、二级阶地及丘陵岗地,根据建设单位提供的勘察资料,原始地层由新至老次序叙述如下:
图7、勘探点钻孔柱状图
经过初步了解,翻车机房的施工程序是:(1)地下储煤库结构施工,该结构埋深近11.0m,采取放坡开挖,因周边土质条件较好,估计采用30°-45°放坡。地下结构完成后,分层水振回填砂卵砾石。然后构筑翻车机房上部结构。
图8、地下煤库施工示意图
(2)翻车机房上部结构完成后,施工机房控制楼以及重调基础等。
(3)施工轨道基础道砟,安装轨道。
图9、控制楼与翻车机房关系示意图 图10、轨道与翻车机房关系示意图
从控制楼墙体裂缝看,外纵墙的(5)-(6)跨之间呈现单一斜向裂缝,很明显是由于(1)-(5)轴线之间整体沉降与(6)-(9)轴线之间的整体沉降不一致所造成。从建设过程和裂缝位置形态分析,开裂原因是(1)-(5)轴线基础坐落在原状粘性土地基上面,而(6)-(9)轴线之间基础坐落在回填的砂卵石地基上面。虽然原状土为可塑-硬塑的粘性土,承载力肯定满足设计要求,但由于基础坐落在性质不同的地基上,二者的压缩模量相差较大,原状粘性土压缩模量为5-8Mpa,而砂卵石垫层的压缩模量15-20Mpa,尽管整体沉降量不是很大,但还是会产生差异沉降,造成墙体开裂。因为绝对沉降量不大,所以结构并没有破坏,仅是外墙体开裂而已。
翻车机轨道靠近地下储煤库段落发生不均匀沉降,沉降量约30-50mm,使用单位已经通过增加垫块进行调平处理。由于轨道沉降位置靠近地下储煤库,与控制楼沉降差异沉降位置不一致,所以二者沉降机理是不一样的。对于轨道,靠近煤库位置同样要坐落在回填的砂卵石垫层上面,远离煤库的轨道地段同样是坐落在原状土地基上面。混凝土轨道道板下面是碎石垫层,对于火车荷载来说,路基变形是瞬间弹性的,作用时间短,所以永久荷载造成的地基固结沉降是很小的,所以不管是原状土还是砂卵石,在火车荷载下的沉降差异是很小的。但是对于翻车机,由于频繁移动,整套设备应该存在振动,对于回填的砂卵石,特别是靠近地下库位置,机械碾压靠不了边,这个区域的砂卵石可能不太密实,只要上面作用了振动荷载,那么就会产生沉降,相反下面是粘性土地基,对于抗振动能力反而是很强的。
根据各方面综合意见,对于翻车机控制室基础和重调基础采用灌浆注浆处理,对于控制室墙体裂缝采用封闭处理。按照钻孔延长米与注浆延长米预估工程量:
序号 | 分项名称 | 工作内容 | 单位 | 数量 |
1 | 墙面裂缝封闭 | 搭设脚手架、墙缝开凿、裂缝注胶(浆)、封闭,表面涂料恢复。 | 米 | 80 |
2 | 钻孔 | 场地清理、地坪下开孔;建议孔经90 | 米 | 2500 |
3 | 基础灌浆 | 水泥浆液 | 米 | 2500 |
4 | 施工检测 | 钻孔取芯/水压试验;重调基础高度4100 | 个 | 3/5 |
5 | 施工监测 | 监测点布设、注浆监测、后期监测 | 项 | 1 |
六、施工方法
(1)施工空间狭窄:重调基础与行车轨道之间空挡净距离3.0m,行车轨道与控制室外墙空挡静距离2.4m,施工空间较小;
(2)施工与行车交叉干扰:施工期间,运煤车还在运营,造成施工与运煤的干扰。因为两条线可交替运煤,现场应协调好施工与运营。
(3)控制室地坪下存在电缆沟与排水沟:由于控制室地坪下有电缆沟和排水沟,需要控制注浆,防止浆液进入电缆沟,影响设施的正常使用。
(4)注浆场地条件差,轨道下面遍布道砟,注浆开孔较费时
(1)因场地施工空间狭窄,控制室内不能开孔,只能在轨道与控制室之间的空挡内安设机械,因此要想获得建筑物下面注浆效果,需要布置斜向注浆。
两种斜向角度,一是平面斜向角度,主要根据现场空间条件,顺轨道方向控制在30°-50°之间。根据空间与设备规格的协调关系,尽量选择大角度,提高注浆管线覆盖效率。二是垂直向斜向角度,主要根据地下基础埋深与上部施工空间关系确定。注浆孔垂直距离在1.0-1.5m之间,平面位置根据斜度控制早1.5-2.5m之间。重调基础埋深4.2m,控制室条形基础埋深2.4m。
图11、注浆管线平面斜向布置图 12、注浆管线垂直斜向布置图
本工程的另一个难度是在基础近旁开孔,受原来回填砂石的影响,而且轨道下面碎石,需要开孔后护孔措施。特别是施工空间狭窄,需要改装设备。要求设备具备下列功能:
(1)机身平面长度控制在2.0m之内;
(2)斜孔角度能控制在30°-90°选用之间;
(3)动力至少12KW以上;
(4)具备水循环系统;
(5)浅部护孔管直径不小于150mm,通过人工清理碎石道砟后埋设护孔。
(1)测量基础与建筑物的标高与倾斜度、室内地坪的变化高程。在周边基础和地坪设置沉降观测点。
(2)注浆期间,除了进行工艺性参数监测外,还要监测周边设备基础、周边地坪的沉降或隆起,为注浆工艺提供指导信息。
(3)设置长期监测水准点与设备基础沉降监控点,半年内每月监测一次,半年后每半年监测一次,根据沉降稳定性确定后续监测。
(1)施工竣工后,待15-21天以后,现场钻孔取样进行试验,计划进行三组取芯实验,实验内容包括土样含水量、空隙比、压缩系数和模量、剪切试验、水泥含量等内容。 (2)在孔内进行压水试验,根据水的渗透性评价地基的空隙密实性。