淺談超大超重罐槽柔性地基施工技術(shù)

楊一斌,曹 峰

(總裝備部司令部921工程指揮部,北京 100094)

中性浮力水槽是綜合試驗訓(xùn)練樓的重要組成部分,他是一個直徑23m,深10m的圓柱型不銹鋼筒體結(jié)構(gòu),體積4300m3,自重147t,注水后總重量為4447t.是我國航天員地面模擬太空失重環(huán)境訓(xùn)練重要設(shè)施,而支撐水槽的柔性基礎(chǔ)為其安全和穩(wěn)定提供保障.

1 超大超重罐中性浮力水槽基礎(chǔ)施工技術(shù)

1.1 水槽基礎(chǔ)施工技術(shù)研究內(nèi)容

依據(jù)水槽荷載和傳力特點確定基礎(chǔ)研究內(nèi)容,即水槽基礎(chǔ)建模--柔性基礎(chǔ)、基礎(chǔ)底面壓力.

(1)基底接觸壓力的產(chǎn)生

水槽荷重→基礎(chǔ)→地基→在地基與基礎(chǔ)的接觸面上產(chǎn)生的壓力(地基作用于基礎(chǔ)底面的反力).

(2)接觸壓力的大小影響因素

地基土和基礎(chǔ)的剛度、荷載、基礎(chǔ)埋深、地基土性質(zhì).

(3)柔性基礎(chǔ)基底壓力分布,基底壓力大小、分布狀況與上部荷載的大小、分布狀況相同,壓力分布見圖1.

把握電商及三四線市場的增長機(jī)會：電商市場的增速雖然已出現(xiàn)放緩的趨勢，但是相比于線下市場，增速依然十分客觀。而電商市場也向我們展示了它產(chǎn)品升級的特有趨勢。雖然均價與線上市場相比仍有一段差距，但是線上銷售的高端產(chǎn)品的占比在逐步提升，此外線上產(chǎn)品的配置也在提升，這意味著線上消費者的需求呈現(xiàn)低價≠低質(zhì)的固有特點。同時隨著電商對一二線市場的沖擊的擴(kuò)大，以及一二線市場需求的逐漸飽和，越來越多的企業(yè)把戰(zhàn)略中心向三四線市場轉(zhuǎn)移，對三四線市場的布局將在2019年達(dá)到一個新的時期。

1.2 施工技術(shù)指標(biāo)的確定

(1)中性浮力水槽因荷載較大,對基底土層承載力要求相當(dāng)嚴(yán)格,基礎(chǔ)持力層承載不小于fka=180kpa,經(jīng)過檢測滿足設(shè)計要求.

(2)回填土密實度98%,水槽注水加載后,使環(huán)型擋土墻內(nèi)回填土壓縮時沉降均勻,沉降量不得大于30mm.

(3)鋼筋砼環(huán)型擋土墻,鋼筋砼擋墻300 mm厚,砼標(biāo)號C30,高度2.5 m;底部設(shè)抗傾浮鋼筋砼基礎(chǔ)斷面為1000 mmX300 mm.

(4)環(huán)型擋土墻要求在槽體注水后產(chǎn)生的側(cè)向位移時,留有足夠應(yīng)變空間.

1.3 基礎(chǔ)施工技術(shù)

(1)基礎(chǔ)施工技術(shù)要求

基礎(chǔ)如何保證不使鋼構(gòu)水槽筒體和周邊建筑結(jié)構(gòu)及裝飾破壞.滿足整體設(shè)施及建筑的耐久性.

一是要滿足基底土層承載力要求;二是保證水槽加載后地基土層外擴(kuò)應(yīng)變限值;三是環(huán)形基礎(chǔ)及擋墻施工質(zhì)量控制;其四是填充料選擇與夯實要求.

(2)水槽地基技術(shù)應(yīng)用

①在已清基底直徑24.8+2 m的區(qū)域內(nèi),機(jī)械挖至距設(shè)計持力層50cm,余土人工挖運(yùn),嚴(yán)禁撓動,基底誤差± 20mm,靜載測試已達(dá)到fka=180kpa的承載力要求.由于水槽是航天員試驗訓(xùn)練重要設(shè)施,為保證其更高安全性,在此基礎(chǔ)上又對基礎(chǔ)土層進(jìn)行復(fù)合地基處理,保證其有更高的承載能力.

②水槽加載后地基土層外擴(kuò)應(yīng)變限值,見圖2.

地基土是各向同性的、均質(zhì)的線性變形體,而且在深度和水平方向上都是無限延伸的.

施工過程中,運(yùn)用彈性理論法計算出地基沉降的位移解,其基本假定為地基是均質(zhì)的、各向同性的、線彈性的半無限體;此外還假定基礎(chǔ)整個底面和地基一直保持接觸.荷載作用面為地表面,要求外擴(kuò)應(yīng)變限值在30mm內(nèi).

③環(huán)形基礎(chǔ)、擋墻施工.根據(jù)受力分布圖和荷載大小確定鋼筋砼環(huán)型擋土墻基本參數(shù).鋼筋砼擋墻300 mm厚,砼標(biāo)號C30,高度2.5 m;底部設(shè)抗傾浮鋼筋砼基礎(chǔ)斷面為1000 mm X300 mm.

④回填土施工,待環(huán)型基礎(chǔ)及擋墻達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后,進(jìn)行3:7灰土回填.

回填土要求:用灰CaO+MgO含量大于75%,CO2含量小于11%,0.125篩的篩余量小于18.0,0.9篩的篩余量小于1.5;

用土選用無雜質(zhì)和有機(jī)物,并要求嚴(yán)格過篩,粒徑不大于2cm.

灰土攪拌:采用機(jī)械攪拌,攪拌時,嚴(yán)格控制含水率,經(jīng)驗檢測手纂成團(tuán),距地80cm落地開花為適宜.

壓實:采用1t壓路機(jī)和沖擊電夯進(jìn)行壓實,擊實度要求不小于98%.

⑤鋼筋砼水槽支撐底板施工,當(dāng)回填土填至環(huán)型擋墻頂80cm時,在環(huán)墻內(nèi)及回填土頂面澆筑30cm厚鋼筋砼水槽支撐底板,周邊與擋墻預(yù)留3cm空隙,確保受壓后土層外擴(kuò)應(yīng)變余量和填土地基均勻沉降.

⑥瀝青砂施工,鋼筋砼底板施工完畢并達(dá)到強(qiáng)度后,進(jìn)行板上瀝青砂著力層施工,著力層厚薄與坡向、油石比、壓實和施工過程實驗檢測非常關(guān)鍵.

(3)解決問題

通過環(huán)形基礎(chǔ)和擋墻形成環(huán)型約束結(jié)構(gòu),環(huán)形基礎(chǔ)和擋墻外原土與內(nèi)回填土、瀝青砂施工處理,形成接近建模基礎(chǔ)設(shè)置,解決水槽加載后不均勻沉降和應(yīng)變值過大的問題.見圖3

2 結(jié)論

超大超重罐槽柔性地基控制技術(shù):通過環(huán)形基礎(chǔ)和擋墻形成環(huán)型約束結(jié)構(gòu),將環(huán)形基礎(chǔ)和擋墻外原土與內(nèi)回填土、瀝青砂進(jìn)行特殊施工處理,形成接近建模基礎(chǔ)設(shè)置,從施工技術(shù)中解決水槽加載后不均勻沉降和應(yīng)變值過大的問題,控制了地基不均勻下沉.