某灘涂灰場的穩(wěn)定及沉降分析

閆 華 林

(中國華電科工集團(tuán)有限公司，北京 100160)

1 工程概況

某海外燃煤電廠的貯灰場屬于海邊灘涂灰場，按干式貯灰場設(shè)計(jì)。廠址地震動(dòng)峰值加速度值為0.06g，地震基本烈度為6度。灰場占地面積約20×104m2。灰場等級為二級灘涂灰場，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇潮位，校核標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇潮位。該工程2×660 MW燃煤機(jī)組設(shè)計(jì)煤種的年排放粉煤灰、底渣和石子煤數(shù)量為35.26×104t/年。灰場貯灰至設(shè)計(jì)貯灰高程13.0 m時(shí)，灰場的有效總庫容約為136×104m3，可供貯灰約4.0年。灰場級別為二級，圍堤級別二級。依據(jù)水文報(bào)告，本工程的設(shè)計(jì)極端潮位和波浪傳播參數(shù)如表1，表2所示。

表1 設(shè)計(jì)極值潮位

表2 設(shè)計(jì)波要素

2 灰場圍堤

灰場圍堤按位置分為防波堤和黏土堤，防波堤布置在靠海邊一側(cè)，黏土堤布置在灰場的其他側(cè)。灰堤潮位與風(fēng)浪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為堤外潮位重現(xiàn)期按30年設(shè)計(jì)，100年校核，堤外風(fēng)浪重現(xiàn)期按50年設(shè)計(jì)和校核。

防波堤：防波堤堤頂高程為4.5 m。防波堤頂寬度為4.0 m，平均堤高約4.5 m，堤身采用碾壓堆石堤。堆石塊的抗壓強(qiáng)度大于50 MPa，風(fēng)化系數(shù)大于0.75，軟化系數(shù)大于0.8，堤外坡1∶2.5，堤內(nèi)坡1∶1.5。堆石設(shè)計(jì)干容重γd≥20 kN/m3，黏聚力10 kPa，內(nèi)摩擦角不小于40°，孔隙率不大于30%。黏土堤：黏土堤堤頂高程為4.5 m，堤頂寬度為3.0 m，平均堤高約4.0 m，堤身采用碾壓黏土堤，干砌塊石護(hù)面，堤外坡為1∶2.5，堤內(nèi)坡為1∶2.5。黏土設(shè)計(jì)干容重γd≥18 kN/m3，黏聚力不小于20 kPa，內(nèi)摩擦角不小于15°，壓實(shí)度不小于0.95。

3 邊坡穩(wěn)定計(jì)算

以防波堤為例，分析邊坡的穩(wěn)定。

3.1 施工階段邊坡穩(wěn)定計(jì)算

靠海側(cè)灰堤平面及剖面分三級加載至4.5 m，見圖1。

采用圓弧滑動(dòng)法計(jì)算邊坡的穩(wěn)定系數(shù)K，施工四個(gè)階段防波堤外護(hù)坡的穩(wěn)定計(jì)算如圖2～圖5所示。施工階段邊坡包含外護(hù)坡和內(nèi)護(hù)坡的穩(wěn)定系數(shù)總結(jié)如表3所示，均大于允許值，是穩(wěn)定的。

表3 施工階段邊坡穩(wěn)定系數(shù)K

3.2 運(yùn)行階段高水位、地震作用下的邊坡穩(wěn)定

在運(yùn)行階段需考慮以下5種荷載組合：2.5 m水位且無渣；正常水位且5 m灰渣；正常水位且20 kPa施工荷載；高水位且伴有地震荷載；高水位且20 kPa施工荷載。各種荷載組合下的護(hù)坡穩(wěn)定系數(shù)如表4所示，均大于允許值，是穩(wěn)定的。

表4 運(yùn)行階段邊坡穩(wěn)定系數(shù)K

4 壩體及灰場沉降量計(jì)算

施工完畢壩體沉降量如圖6所示，最大沉降量為736 mm，在可接受范圍。

考慮堆灰后，灰場沉降量如圖7所示，最大沉降量為1 639 mm，在可接受范圍。

5 結(jié)語

對于海邊灘涂干式灰場的灰堤設(shè)計(jì)，本文進(jìn)行了施工期間和運(yùn)營期內(nèi)階段各種荷載組合下的邊坡穩(wěn)定和沉降計(jì)算，對設(shè)計(jì)人員提供了參考依據(jù)。灰堤施工是有一定風(fēng)險(xiǎn)的分項(xiàng)工程，灰堤大面積碾壓施工前，還需進(jìn)行現(xiàn)場碾壓試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)工作，保證碾壓后灰堤堆石體、黏土需滿足設(shè)計(jì)要求的參數(shù)。