基础变形控制策略：严格控制不均匀系数

本工程地基的另一个特点是变形模量小,在工程中极易发生基础的不均匀变形。为防止不均匀变形影响建筑物正常运行,设计中采取同时控制地基应力和变形的双控措施。

2.2.1　地基应力控制

为对建筑物的基底应力进行有效控制,确保工程安全,设计按土基上的建筑物进行基底应力控制。运行期的基础应力除控制各种工况下基底应力不超过容许承载力外,还严格控制不均匀系数。按有关规范规定,电站坝段和水闸坝段控制基底应力在基本组合工况下σmax/σmin≤2.0,特殊组合工况下σmax/σmin≤2.5。实际设计控制的基底应力不均匀系数比规范容许值小。

完建期基础应力最大,尽管通过对基础承载力的修正,提高了地基承载力设计值,但是完建期基底应力仍然偏大,出现了局部区域超过修正后的容许承载力的现象。设计采取在建筑物上、下游坝踵和坝趾处分别进行固接灌浆的方法,对高应力区进行基础加固。基础加固后,降低完建期的应力控制标准,控制完建期承载力安全系数为1.5。

2.2.2　地基变形控制(www.xing528.com)

对于软岩地基设计,地基变形控制问题是保证建筑物安全运行的另一个重要问题。为准确地对建筑物永久变形进行预测,并完善控制地基变形的工程措施,设计利用载荷试验的成果、施工过程的基坑变形观测结果、结合数值分析方法进行计算和综合分析,根据分析结果采取控制措施。

实际变形观测结果反应,软岩地基在施工过程中回弹和沉降问题相继发生,由于基坑开挖深度较大,往往在建筑物基础混凝土的施工过程中仍有回弹延续。利用有限元技术对基坑的开挖方式进行的仿真计算反映,不同的基坑的开挖方式对回弹变形有较大的影响,如果采用大基坑一次性快速开挖,周边地基对卸载回弹的约束最小,当开挖深度达到15m时,基础回弹量达到100mm左右,变形问题比较严重,而适当缩小一次开挖的基础范围,基础回弹量可以明显减小。根据计算成果,设计采用分区基坑缩小一次性开挖基坑的范围,并且采用设临时坡增加基坑周边约束的方式进行小基坑开挖,同时调整混凝土浇筑计划安排,及时利用建筑物混凝土形成压重,在浇筑部分基础混凝土形成压重后再进行相临部位基坑开挖。这样措施有效地控制了基础回弹,最终在实际施工过程中实测的基础最大回弹量小于30mm。

现场岩体荷载试验反应基岩承载力低、变形大,在极限荷载条件下灰质泥岩的最大沉降为30.07mm；炭质页岩的最大沉降为38.5mm,杂色泥岩的最大沉降为25.91mm。从基岩的试验沉降量看,虽其绝对沉降量并不太大,但考虑基岩的长期强度有降低的趋势,实际沉降量可能较试验值大。

建筑物的不均匀变形是建筑物不均匀荷载的反应,设计利用电站排沙孔顶部的空间设置了两个减载空腔进行荷载分布调整,空腔的作用使电站坝段自重减少20500k N,明显地减小了电站坝段的基底应力和荷载偏心,有效地控制了不均匀荷载对基础不均匀沉降的影响。