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fak=150Kpa。
③粉质粘土。
黄褐色,湿,厚0.7m~9.2m;
fak=200Kpa。
结论。
1.地基土层0~3m深度范围内含有0.255~0.875%易溶盐,平均含量为0.66%,CI/SO22-含量为0.55%,属含有硫酸盐的盐渍土。
2.地基土层平均湿陷系数为0.441,综合判定为自重湿陷性土质。
3.场地标准冻深1.4m。
4.场地地下水对建筑物有腐蚀作用。
5.场地高程为500.13m。
三.不良地基土性现象对建筑物地基基础质量的影响分析
根据《110kV十连变电站岩土工程勘察报告》对场内不良地基的描述。
结合变电站既有建筑物地基基础出现的不匀沉降和我们对有关知情人员的了解及对现场的踏勘,参照我们对同类工程设计、施工的经验,对本变电站存在的不良地基对建筑物的影响作如下公析:
1.自重湿性土性对地基基础质量的影响
前已述及,110kV十连变电站场地上层地基土为自重湿性土性,且具有一定的孔隙,场地粉土层受不同季节含水量影响较大,其力学指标会有较大差异性。
从土力学理论和大量工程和生活实践中已被充分证明。
如,我们经常遇见:
河边、湖边、水库等旁边构筑的建筑物,当河、湖、水库水位保持在一定高度时,其周边的既有建筑物安全无恙;
当干旱无雨时,河、湖、水库水位逐渐下降甚至干涸现象出现时,河、湖、水库周边且建在土体上的既有建筑物便会出现程度不同的沉降、裂损甚至塌陷。
因为土体中含水量大量蒸发、反流后,土体中原本由水充填的孔隙大大的增大,故土体就会在自身重量和上部建筑物的压应力作用下而出现沉降等现象。
这就是场地粉土层受不同季节含水量影响较大的主要原因。
这种沉降随地基土的厚度不一,产生的沉降乃至塌陷深度亦不一,即:
不均匀沉降。
地基基础产生不均匀沉降后,使上部建筑物发生破坏,如本变电站院内防水砼地面、散水出现的不均匀沉降、裂损等。
以上情况可知,对粉土地基基础进行工程处理时,除应要充分认识该类土性的物理特性外,还应在工程设计、施工时采取相应的工程措施。
2.盐渍土的物理特性及对建筑物的影响
110kV十连变电站地基基础土从工程勘察报告中可知,该变电站地基上部土性原状土较为松散,孔隙率较大外,同时为含有硫酸盐的盐渍土。
0—3m深度范围内易溶盐平均含量为0.66%,大于0.3%。
盐渍土对金属等具有腐蚀性。
按《新疆维吾尔自治区工程建设标准盐渍土地区工业民用建筑规程》(XJ35—92)和我国现行有关法规,地质中含有0.3%以上的易溶盐即为盐渍土。
因此,本工程从设计、施工上均应采取必要的消除盐渍土的工程措施。
土壤中含有较多的硫酸盐时,当盐渍土处于干燥状态情况下,具有较高的强度:
当土壤遇水时易溶盐呈液状,土体性质就会发生根本变化,土体压缩性增加,土体强度丧失。
硫酸盐类结晶时则会产生膨胀。
这是因为地基土中硫酸钠的溶解与结晶特性作用的结果。
当环境温度低于32℃时,硫酸钠的溶解度随着温度的升高而明显增大,是吸收10个水分子结晶而膨胀。
在日温差较大的新疆广大地区,一天之内土壤会产生膨胀和收缩,当与水溶解时土体会缩小,反之相反。
这种升温干燥和遇水产生的交替胀缩作用,就会使地基土的稳定受到破坏。
同时,溶解水对砼和金属则会产生较强腐蚀。
四.既有建筑物地基基础不均匀沉降、裂损性状分析
110kV十连变电站主要建筑物有生产综合配电楼(2F)一栋,35kV配电室(1F)一栋,建筑面积703.11m2。
变电站场地总面积约8400m2。
变电站内场地均设C20砼防水地面。
现场勘察发现有以下区域出现塌陷、裂损,亟待加固整治。
1.塌陷性状。
综合配电楼、35kV配电室室外散水防水混凝土156.80m2,普遍塌陷、裂损,最大沉降16cm,最大缝宽达5cm之多;
综合楼控制室内两排控制柜中间地面下陷沉降8~12cm,35kV配电室内配电柜底部与柜前地面下陷5~10cm。
综合楼外门踏步台阶下陷3~15cm,台阶前场地地面亦出现沉降、裂损现象。
结构架场地、变压器渗油池外防水混凝土地面、检修人行混凝土道路中有1583.27m2出现塌陷、裂缝、松散、起皮等现象。
最大塌陷深度有16cm之多。
2.性状分析与结论
出现塌陷、裂缝、松散、起皮等现象的主要原因有:
(1)施工人员对场地土性认识不足、质量意识淡薄,应采用的工程措施没有采用,比如建筑物散水沉降,主要属施工时没有按工艺流程要求分层夯实,是造成沉降的直接原因。
(2)混凝土出现松散现象,主要属砂石中含土量较大,且水泥用量不足,达不到标准配合比。
(3)混凝土表面起皮,则是由于施工收面采用的是人为洒水、撒灰收平,而未按技术规范利用混凝土中本身的水分进行收面压平法。
因此,出现脱皮不可避免,地处四季温差大的新疆地区更是如此。
(4)场地土存在湿陷、盐渍土是出现上述病害的主要客观原因(前已述及)。
五.地基基础加固方案比较
既有建筑物地基基础加固的工程措施有多种,以我公司近年来的类比工程为例,2006年博尔塔拉电业局阿拉山口变电站地基基础注浆加固工程、2010年的国电红雁池发电有限公司新建厂房内部分设备地基基础采取的树根桩、注浆加固工程、2011年的哈密电业局110kv西郊变电站地基基础注浆加固工程和乌鲁木齐供电公司220kV八户梁变电站地基基础注浆加固工程、2012年乌鲁木齐供电公司110kV旭日及220kV化工园地基基础注浆、2013年鲁木齐供电公司220kv变电站地基基础注浆等工程,都是我公司以各种工程措施设计、施工总承包完成的成功范例。
针对本工程地质土性特点和地基基础出现的塌陷实际情况,在保证变电站正常运行的特殊性,仍只能考虑以下两个方案。
方案一:
水泥静压注浆托换方案
建筑物地基基础注浆托换的目的是通过注浆手段,消除地基基础中存在的隐患,即:
消除地基土的湿陷性和盐渍土对地基基础的影响,提高地基基础的承载力,最终解决建筑物的不均匀沉降。
它是集岩土工程中固结、充填、接触、劈裂注浆为一体的综合处理手段。
注浆时应对不同注浆压力下的浆液配合比、进浆量等技术参数及时进行试验和论证,以达到真正“托换”的目的。
此方案的最大优点是:
能将已经相对松散的地基基础通过注浆固结为一体。
相对基础四周形成一道防水帷幕,对地面雨水起到封闭的作用,从而使地面上的雨、雪等水不能进入地基基础。
最终消除引起地基基础不均匀沉降的隐患。
缺点是:
含有硫酸根离子(SO4)的含盐土对水泥浆体有腐蚀作用,但如果用42、5高抗硫水泥则可予以解决。
故予以推荐。
方案二:
换填法方案
换填法方案是将出现沉降、裂损的不良地基土挖至持力层,然后用“三七”灰土分层回填至设计标高,最后用防水砼封闭地面,也可从外运进戈壁土,每25—30cm分层夯实换填至设计标高重新浇筑砼防水地面。
也可将现有地基土挖至卵石层,在原地基土加5—8%(重量比)的高抗硫水泥或20—25%(重量比)粉煤灰,拌和后分层夯实,每层25—30cm。
此法同样可消除不良地基土现象。
优点是:
具有提高地基承载力、减少或防止地基沉降、加速软土排水固结、防止季节性地基的冻胀、消除膨胀地基土胀缩性和黄土地基的湿陷性等作用。
缺点是施工工期较长、施工夯机施工时振动较大,不利于室内自动控制等电气设备的安全运行,故不予推荐。
六.推荐方案的设计
1.设计依据
(1)《110kV十连变电站岩土工程勘察报告》。
(2)110kV十连变电站有关施工图纸、竣工图。
(3)中华人民共和国行业标准《既有建筑物地基基础加固技术规范》JGJ123—2000。
(4)中华人民共和国国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025—2004。
(5)中华人民共和国国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002。
2.静压注浆托换范围
注浆托换范围为:
(1)综合配电楼四周散水、墙体基础、室内塌陷地面基础。
(2)35kV配电室四周散水与墙体基础、室内塌陷地面基础。
(3)室外设备区域防水砼地面(钻孔、注浆、拆旧重建混凝土防水面)。
(4)局部防水砼道路地基基础及路面。
(5)35kv配电室南外围墙局部墙体地基基础加固。
地基基础注浆也可理解为对原地基基础进行固结注浆及对地基基础进行劈裂注浆,所以,孔位布置参照岩土工程 斜。
具体孔位详见孔位布置图。
4.布孔时注意事项
本工程施工时,为保证人员、设备安全,室内施工时因作业面积太小,建议停电施工。
为保障变电站正常运行,其余区域可在变电站正常运行时施工。
因在变电站不停产的情况下施工。
所以在现场布孔定位完成后,务必请业主技术主管人员到场,逐个核对钻孔部位有否地下管线等设施,以免在施工中无意损坏,造成不必要的损失。
5.钻孔工艺要求
因场地对水的敏感性,防止出现较大的附加沉降。
所有注浆孔均要求采用干钻工艺。
钻头冷却方式可用压缩空气清孔冷却,或间歇提钻冷却。
钻进ф89mm,成孔ф108mm。
6.注浆材料配合比与注浆压力确定
注浆材料采用42、5高抗硫水泥,根据吃浆情况可掺入0.2—0.5%的水玻璃(Na2Si03),即:
双液注浆。
注浆材料配合比一览表
孔序
灌浆材料配合比(重量比)
水泥
水
水玻璃
Ⅰ
0.85
1
0.002—0.005
Ⅱ
注:
Ⅱ为内孔位用稠浆,Ⅰ序为外围孔。
注浆压力的选定应特别慎重,压力太小,可注性差,压力太大,有可能导致墙体的局部失稳。
另外,已经回填扰动的地基基础土层的土性指标(如孔隙率、干密度、含水量、透水率Lu等)均与地勘报告中描述的原状土性指标参数相差较大,难以通过理论计算给出各项参数。
所以只能根据有关经验给出暂定设计参数,最终由工程试验得出。
设计为全孔定量、定压、静力注浆。
其中第一序外围孔可直接用压浆机压浆,第二序后的内孔宜用压缩空气通路,使地基中的孔隙连通,然后注浆。
压浆应自下而上分两级连续进行,注浆压力最终由试验确定,设计建议参数为0、2Mpa—0、7Mpa,逐级加压。
注浆孔的单位吸浆量如小于10—20L/min时,如果浆液不下沉,则可逐级加压至0、7MPa。
注浆孔的单位吸浆如小于10—20L/min(最终由试验确定),如浆液在10—15L/min内不再下沉时则可停止注浆。
7.注浆试验
前已述及,因地层土性指标难以确定,上述注浆试验设计指标仅为经验建议值。
具体施工中,应对上述技术指标,尤其是注浆压力、注浆材料、配合比进行现场试验。
会同设计、监理人员最终确定。
试验孔可在墙体散水处生产孔位进行,共3孔。
8.注浆质量检验
注浆质量检验采用试块检验方式,也可采用挖探坑直观
视检验方式进行。
如采用前者方式,试块共2组6块,每个试块尺寸为70.7×
70.7×
70.7(mm)。
试块龄期7天,在受压面积5000mm2时,单位荷载应>
150kN,否则应加密孔距补浆。
如采用后者目视经验方式检验,则注浆形成的桩体完整,吃浆饱满时,即可认为注浆质量良好。
因为直观,故此法在工程中采用此法较多。
目视时挖1-2个探坑检验,并拍照图片进入工程验收资料交付业主归档。
9.散水及混凝土防水地面修复
(1)散水。
既有混凝土散水沉降、裂损3—16cm不等,平均约6cm,散水坡度多已损坏(向内倒流)。
修复采用C20细混凝土重新浇筑。
散水工艺要求为:
厚度加高为:
内加高约10cm、外加高约7cm,平均加高约10cm(含塌陷沉降)。
散水内外坡度必须保证有5%的坡度。
(2)混凝土防水地面与巡视道路路面。
混凝土防水地面采用的细石混混凝土与散水要求相同,平均加高10cm。
施工放线时必须做到:
同一区块不同沉降深度必须加高至同一高程。
(3)施工工艺流程。
测量放线——验线——打毛——清洗——浇筑——压平打光。
(4)细石混凝土配合比。
质量配合比为:
水泥:
砂:
石:
水=323:
571:
1398:
175(kg)。
细石Φ为0.5cm--0.15cm。
其它材料质量要求同道路。
10.南围墙地基基础及墙面修复
35kv南外围墙出现一倒“U”字裂缝,宽1.8m、高1.6m,缝宽约3—5mm。
墙基。
围墙地基基础仍采用钻孔、注浆措施进行加固。
工艺流程为:
测量放线——钻孔——注浆——二次补浆——稠砂浆封口、压平。
内外墙面。
为保证墙面新旧墙面颜色的一致性,墙面修复范围为一个墙墩间隔,长×
高=8×
2m,内外墙面全部进行铲除、修复。
墙面修复工艺流程为:
墙面洒水——铲除墙面——抹粘结砂浆浆——抹(室外)腻子——刷(两遍室外)白色涂料。
施工时要注意:
从抹砂浆后,每道工序完工时,待墙面干透后方可进行下道工序。
否则,不能进行下道工序。
七.工程总量
本工程的主要工程量有:
1.钻孔注浆工程。
钻孔注浆1778孔,合计钻孔8890m、注浆8890m。
2.混凝土防水地面(含散水、室内地面等)拆除重建工程。
共计1546.9m2。
3.围墙墙面修复工程。
32m2。
4.室内PVC防静电地板拆除重铺工程。
205m2。
5.新建围墙382m2。
6.外围围墙散水100m2。
八.工程总投资及施工工期
1.工程造价编制依据
本工程投资概(预)算各种费用均依据新建管(2005)第108号文“关于颁发《新疆水利水电工程设计概(结)预算编制规定》、《新疆水利水电工程补充预算定额》的通知,以下简称(108)号文、(2002修订本)国家发展计划委员会、建设部《工程勘察设计收费标准》和现行市场行情为依据。
基础单价计算依据
人工预算单价按(108)号文标准,参考现行市场行情
计算。
材料预算单价按2014年11月份的市场价格水平计算。
42.5高抗硫水泥由乌鲁木齐天山水泥厂购置价加至变电站工地运杂费构成。
工程主要设备由西安调谴运杂费和设备折旧费构成。
施工机械台班费采用水利部水总(2002)116号《水利工程施工机械台时费定额》计算。
2.工程总投资
工程静态总投资466.49万元,钻孔、注浆396.25万元,混凝土散水、防水地面20.2万元,零星工程14.63万元,临建工程4.5万元,独立费用30.91万元。
3.施工工期
本工程计划有效工期为80天。
九.结语及建议
110kV十连变电站基础设施塌陷区域整治工程单位资质及工程质量提出了很高的要求,应引起我们的高度重视。
为此,对投、中标单位提出如下要求:
1.最好同时具备设计、施工双重资质的单位。
2.施工为二级以上(含二级)水利水电工程资质的单
位。
3.最好有三个以上(含三个)与本次工程同类工程
案例的设计、施工单位。
并经实际运行未发生任何工程质量问题。
4.为做到工程质量责任分明,设计、施工最好由一个单位完成。
十.附件
附件一:
分部分项工程量清单计价表
附件二:
工程概(预)算。
附件三:
110kV十连变电站塌陷区域整治工程注浆孔布置图。
附件四:
110kV十连变电站塌陷区域影印件。
西安方力水电工程有限公司
2014年11月26日
附件一:
分部分项工程量清单计价表
附件一
序号
项目编码
项目名称
项目特征
计量
单位
工程数量
机械成孔、注浆
[项目特征]
1.孔径:
D=108MM
2.深度:
H=5m
3.42.5高抗硫水泥、水玻璃为主灌浆材料
[工程内容]
1.测量放线
2.成孔机械角度检验
3.护筒埋设
4.泥浆制作
5.钻孔、洗孔
6.废料弃置
m
8890
2
细石混凝土散水、路面平台
1.面层厚度、混凝土强度等级:
C20细石砼,坡比3%
2.面层厚度、混凝土强度等级:
C20稀释砼,厚度:
10cm-20cm.
1.基层清理
2.垫层铺设
3.抹找平层
4.防水层铺设
5.面层铺设
㎡
1546.9
3
拆除、外运破损塌陷混凝土
1.人工机械拆除外运.
1.人工风镐破碎
2.人工装车
3.10吨自卸车外运15公里
4
PVC防静电地板
1.人工拆旧建新
1.地面清理
2.抹地胶
3.铺静电板
4.压平
205
5
墙面修复
1.墙面洒水
2.墙面抹砂浆
3.刷涂料2遍
32
6
外围围墙基础开挖
1.拆除就围墙,从新开外基础,做混凝土基础,从新新砌
1.人工、机械拆除围墙2.人工开挖墙体地下基础
m3
50
7
外围围墙基础浇筑
基础底面夯实,人工支护模板浇筑
1.模板支护
2.绑扎钢筋
3.浇筑混凝土
350(基础浇筑)
t
0.634(钢筋绑扎)
125(摸板支护)
8
外围围墙新建
2.拆除就围墙,从新开外基础,做混凝土基础,从新新砌
2.人工、机械拆除围墙2.人工开挖墙体地下基础
3.浇筑围墙基础混凝土
4从新切墙
5.抹面
4.上腻、打磨
4室外.防水涂料刷新
382
9
外围围墙散水
100
工程概(预)算
附件二
新疆乌鲁木齐供电公司110kV十连变电站工程概(预)算表单位工程报价总表
工称或费用名称
数量
单价(元)
合价(万元)
一
钻孔注浆工程
396.25
钻注浆孔
210.47
187.11
注浆
235.25
209.14
二
修复工程
20.20
散水、路面、平台修复
m2
101.45
15.69
拆除外运部分
29.16
4.51
三
零星工程
14.63
213
4.37
外围墙体拆除新建工程
10.00
81.55
0.26
四
临建工程
4.50
工程用房及调遣费
万元
3.00
工程用水运距补贴
1.50
五
独立费用
30.91
注浆试验费
0.60
审计费
2.42
设计费
18.59
监理费
9.30
合计
466.49
新疆乌鲁木齐供电公司110kV十连变电站主控楼、35kv配电室塌陷区域整治工程概预算表
116.78
2620
55.14
61.64
5.85
447.58
4.54
1.31
1.00
0.50
9.16
0.19
0.72
5.50
2.75
137.65
新疆乌鲁木齐供电公司110kV十连变电站设备区塌陷区域整治工程概预算表
166.92
3745
78.82
88.10
14.36
1099.32
11.15
3.21
13.07
1.02
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