某電廠粘性土地基承載力特征值探討

劉練兵

(湖南省電力勘測設(shè)計院，湖南 長沙 410007)

某電廠粘性土地基承載力特征值探討

劉練兵

(湖南省電力勘測設(shè)計院，湖南 長沙 410007)

本文闡述平原區(qū)高階地粘性土地基承載力特征值異常的處理思路。介紹了采用野外原位測試和室內(nèi)土工試驗(yàn)相結(jié)合的手段進(jìn)行分析對比，找出異常原因，并確定粘性土地基承載力特征值的過程。可為以后勘測工作中遇到同類問題時提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

粘性土；地基承載力；載荷試驗(yàn)；靜力觸探；標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)。

某4×660 MW超臨界機(jī)組火力發(fā)電廠位于洞庭湖平原。廠址區(qū)地勢平坦開闊，地面高程在33.4～37.5 m，緩傾向河流，地表分布旱土、荒田、泥沼和雜草地。

1 工程地質(zhì)條件簡述

根據(jù)可研勘察成果，主廠區(qū)地貌類型屬上疊Ⅱ級階地。其代表性工程地質(zhì)剖面見圖1，各巖土層主要工程地質(zhì)特性見表1(數(shù)據(jù)取自可研勘察報告)。

表1 主要工程地質(zhì)特性

圖1 代表性工程地質(zhì)剖面圖

2 地基承載力特征值異常

表2 淺層平板載荷試驗(yàn)成果

其典型載荷試驗(yàn)成果p－s、s－t曲線見圖2。

圖2 S3載荷試驗(yàn)成果圖

根據(jù)表2，該層硬塑粉質(zhì)粘土的承載力特征值在160～320 kPa之間，最大相差1倍。按規(guī)范，并考慮到該地基土層受力后均呈脆性破壞(見圖2，S3在450 kPa荷載下接近穩(wěn)定最后卻演變?yōu)榇嘈云茐?，宜偏安全取值，推薦該層地基承載力特征值可取S3、S6、S8平均值193 kPa(極差小于30%)。這一數(shù)值基本上顛覆了我們沿用了很久的傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)值，并且與標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)指標(biāo)計算值(fk=557 kPa)和土工試驗(yàn)指標(biāo)計算值(fk=276 kPa)相差甚遠(yuǎn)。也違背了設(shè)計考慮采用層作天然地基的初衷，如主廠區(qū)建筑物全部改用樁基，基礎(chǔ)投資提高的成本將按數(shù)量級增加。

3 巖土工程分析

查表2已有載荷試驗(yàn)成果，似無明顯變化規(guī)律，但排序分析，按承載力特征值取高值(S2、S4、S7)平均值為297 kPa，深度主要分布在1.2～1.5 m，成果與標(biāo)貫和土工試驗(yàn)計算地基承載力特征值基本匹配；取低值(S3、S6、S8)平均值為193 kPa，深度主要集中在2.0～2.3 m，成果與前述差異則較大。

現(xiàn)場反復(fù)勘察、對比各試坑地層情況，一般表層0.5～1.0 m為可塑粉質(zhì)粘土，其下至2.0 m左右土質(zhì)堅硬，土層中微裂隙發(fā)育，氧化作用較明顯，鐵錳質(zhì)含量較多，判斷為地表水淋濾帶；往下挖穿鐵錳質(zhì)富集層時，土質(zhì)變軟，土層中含水量增加，不含或少含鐵錳質(zhì)，判斷為地表水滲漏帶，是地表水影響末端。因試驗(yàn)值異常點(diǎn)均落在該相對軟層上，并未挖穿，故不能判斷該相對軟層的厚度。

為查明該相對軟層厚度，并排除經(jīng)驗(yàn)因素，決定先在載荷試驗(yàn)特征值最低點(diǎn)S6附近做靜力觸探，以探查該相對軟層的分布特征。根據(jù)靜探數(shù)據(jù)，該相對軟層分布深度在2.0～2.7 m，比貫入阻力值在2.35～4.51 MPa，其余段數(shù)值均在5.5 MPa以上。再用鉆機(jī)在側(cè)旁按每米一次做標(biāo)貫試驗(yàn)，該段標(biāo)貫試驗(yàn)值相較正常值低4擊以上。

將靜力觸探和標(biāo)貫試驗(yàn)手段擴(kuò)展到S3、S8，測試數(shù)據(jù)均具有類似特征。

圖3 S6(S9)巖土測試成果對比圖

根據(jù)現(xiàn)場勘察情況分析， S3、S6、S8處載荷試驗(yàn)承載力特征值偏低，主要是因?yàn)樵撓鄬泴优c下部硬層形成上軟下硬雙層地基，試驗(yàn)時應(yīng)力在相對軟層集中，故而試驗(yàn)所得承載力特征值偏低。如果挖除這一相對軟層并進(jìn)入其下一定深度，再做載荷試驗(yàn)，承載力特征值應(yīng)能恢復(fù)至正常范圍。

4 載荷試驗(yàn)驗(yàn)證

為較好地對比印證，仍決定先在S6側(cè)旁靜探點(diǎn)附近避開影響距離后，開挖試坑，深度穿越靜探數(shù)據(jù)2.35～4.51 MPa段，進(jìn)入其下5.5 MPa以上數(shù)據(jù)段不少于30 cm，并經(jīng)檢驗(yàn)合格之后，再放承壓板，裝載反力裝置進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)承載力特征值為315 kPa，說明分析思路基本正確。為便于對比，將S6(再次試驗(yàn)點(diǎn)命名為S9)載荷試驗(yàn)點(diǎn)前后兩次試驗(yàn)和測試數(shù)據(jù)成果集中繪制于圖3。

同樣，再將載荷試驗(yàn)擴(kuò)展在S3、S8，試驗(yàn)深度2.9～3.3 m，承壓板面積0.5 m2。試驗(yàn)成果見表3。

表3 淺層平板載荷試驗(yàn)成果

根據(jù)表3成果，該層硬塑粉質(zhì)粘土承載力特征值在300～320 kPa之間，平均值為310 kPa，極差小于30%，滿足規(guī)范要求。但畢竟前后兩次載荷試驗(yàn)成果差距較大，為慎重起見，決定施工圖設(shè)計階段在主要建筑物建基面附近模擬實(shí)際受力情況進(jìn)行大型承壓板深層載荷試驗(yàn)。

表4 大型承壓板深層載荷試驗(yàn)成果

根據(jù)表4，主廠房、煙囪、鍋爐房地基承載力特征值分別為346 kPa、369 kPa、366 kPa，但根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)用中硬塑粘性土取承載力特征值大于300 kPa的情況還較少。綜合淺層和深層載荷試驗(yàn)的成果，推薦本層承載力特征值為320 kPa，以便積累經(jīng)驗(yàn)，這一成果也較好地滿足了設(shè)計要求。

5 總結(jié)

(3)洞庭湖周邊地區(qū)遇到該套地層時，因肉眼分別容易形成誤判，建議采取靜力觸探手段將上部比貫入阻力值變異較大，承載力特征值較弱地層單獨(dú)劃出，并盡可能采用載荷試驗(yàn)驗(yàn)證。

[1]常士驃.工程地質(zhì)手冊[K].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1992.

[2]林宗元.巖土工程試驗(yàn)監(jiān)測手冊[K]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

The Clay Subsoil Bearing Capacity Discussion of Power Plant

LIU Lian-bing
(Hunan Electric Power Design Institute, Changsha 410007, China)

This article introduces high terrace the clay subsoil bearing capacity values abnormality results treat process, use plate loading testing, static sounding, standard penetration test, soil test result to analyzed and compared, find out the cause, to for dealing with similar issues to provide experience and learn.

cohesive soil; ground bearing capacity; loading test; static sounding; standard penetration test.

TU4

B

1671-9913(2016)06-0025-04

2015-09-08

劉練兵(1972- )，男，湖南衡山人，注冊巖土工程師。