高回填区布置高架门机.doc

高回填区布置高架门机方案设计许华 钟卫华(中国葛洲坝集团公司三峡工程施工指挥部)摘要：在高回填区布置高架门机在水电工程中还十分少见，高架门机轨道允许倾斜值为0.1%，由于担心高回填区不均匀沉陷对门机的运行安全构成威胁，一般不采用回填方案。通过对三峡已填筑工程项目试验数据的认真计算分析，并采取必要的措施，可将不均匀沉陷控制在允许范围以内，满足布置高架门机要求。关键词：高回填区；布置；高架门机1 概述三峡二期工程深槽坝段(左导墙坝段泄洪5#坝段)是控制整个工程施工进度的关键性部位，在该部位上块混凝土浇筑至约40.0m以后，原布置在深槽坝段上游14.0m、桩号20008.5m位置的丰满门机将不能满足施工要求。为保证深槽坝段施工进度，必须在上游补充布置新的施工没备。在泄洪6#17#坝段上游41.0m已布置有两台SDTO/1800/60高架门机。考虑到后期混凝土浇筑及金属结构安装需要，并充分利用现有设备，决定将高架门机轨道延伸至左导墙坝段上游。2 方案比较与选择深槽坝段上游原地形起伏较大，最大高差达36m，最低高程为4m，右侧为陡坡，边坡高度约20m。高架门机上下游轨道小心线对应的原地形高程分别为22m和12m。SDTQ/1800/60高架门机总重达656t，最大轮压46.1t。轨道延伸可供选择的方案有两个，一是钢栈桥方案，另一个是回填方案。若采用栈桥方案，不计栈桥制作，仅开挖、浇混凝土基础、安装工期约需3个月，初步估算金结工程量约需1200t，仪此一项投资约1100万元。而采用回填方案工程量较小，土石方回填12万m3，轨道混凝土350m3，投资仅350万元，而且工期短，从开始回填起50天，门机即可投入运行。但在高回填区布置高架门机在水电工程中还未见有先例。高架门机允许轨道倾斜值0.1%，由于担心高回填区不均匀沉陷对门机的运行安全构成威胁，一般不采用回填方案。通过对三峡已填筑工程项目试验数据的认真计算分析，采取必要的措施，可将不均匀沉陷控制在允许范围以内。通过经济技术比较，决定采用回填方案。3 基础回填及轨道施工3.1 施工安排深槽坝段上块混凝土在1999年10月底可浇筑至40m以上，11月初拆除布置在深槽坝段上游的丰满门机即可开始回填施工。由于无可利用的开挖料，需从渣场取料。坝苏南路可开挖少部分回填料，大部分需从刘家河渣场取料。回填施工利用基坑8#路，从8#路至丰满门机轨道基础用推土机推出一条道路，用于分层碾压。为了使设备在混凝土浇筑高峰期(104月)之前投产，尽量避免回填施工对混凝土浇筑的影响，回填施工于8月20日开始，9月30日结束，平均日回填强度3000m3，安排2台17t以上振动碾，2台D85台推土机，1台H95油铲，1台3m3反铲，1台1.6m3反铲CAT777C自卸汽车10台。9月28日开始门机轨道左延施工，10月15日完工。3.2 回填施工3.2.1 回填范围及工程量高架门机轨道轴线位于20-025，轨距13.5m，左端桩号48+820，采用回填方案延长，将轨道基础回填至40m，然后浇底宽2m，高1m的混凝土轨埂，再安装轨道。由于塔带机供料线支撑柱Z45-7限制，向左可回填至48+695，轨道左延120m，至48+700。将基坑2#路与坝面之间全部回填，共需回填约13万m3，其中约6.8万m3需进行碾压。图1 高架门机轨道左延回填施工平面布置图考虑以后的坝体混凝土浇筑排水，回填时，坝前留一宽34m，深2m的排水沟，在40m平台上设一泵站排水。平面布置见图1。3.2.2 填料及碾压要求(1)分区回填，20m以下回填石渣混合料，不分层碾压；其余部位要求分层碾压，采用石渣、石渣混合料或天然砂砾石料。(2)天然砂砾石料：要求Dmax=80mm，P5含量不小于50%，小于5mm颗粒含量25%50%，含泥量小于5%，压实度不低于0.95。(3)石渣料：要求石质较坚硬，最大粒径不大于60cm，P5含量不小于50，含泥量小于5%，压实干密度不小于2.151/m3，孔隙率不大于20%(4)石渣混合料：最大粒径不大于60cm，P5含量不小于50%，含泥量小于5%，压实干密度不小于2.05t/m3，孔隙率不大于20%。(5)回填前，先清除场内的淤沙、杂物等。20m以下回填后，在表面用振动碾碾压68遍。20m以上部位碾压分层厚度80cm，振动碾碾重不小于17t，碾压遍数68遍。经取样检验合格后，方可继续铺土回填。3.2.3 轨埂设计及地基承载力计算(1)基本资料初步设汁混凝土轨埂底宽2m，顶宽0.8m，高1m；回填石渣料分层厚度80cm，压实度0.93，孔隙率不大于20%；天然砂砾石料压实度0.95；石渣混合料压实干密度不小于2.05t/m3，孔隙率不大于20%。SDTQ/1800/60型门机最大轮压46.1t。(2)轨道粱配筋汁算计算简图地基反力计算混凝土基础考虑为刚性基础，则应力在混凝土轨道梁内部按45角向下分布。相邻集中荷载向下分布的应力互相叠加，则所得到的地基反力如图3所示。(q为轨埂混凝土自重，q=3.36t/m)最大地基反力为49.46t/m。图2 轨道梁计算简图(单位：cm)图3 地基反力计算图(单位：cm)内力计算M1=M3=M5=M7=11.525tmM2=M6=4.984tmM4=M6=3.071tmMmax=11.525tm配筋计算(考虑端面尺寸为bh=0.81m2)受拉钢筋为单排，取a=3.5cm，h0=100-3.5=96.5cm混凝土R28=250#，RW=180kg/cm2安全系数K=1.40A0=KM/(bh02RW)=1.4011.525105/(8096.52180)=0.0120.4因此不需配双筋。a=0.01210.55=ARW/Rg=0.0121180/3400=0.06%243kPa。3.2.4 基础沉降分析由于轨道基础回填高度较大，上轨最大回填高度17.5m，下轨最大回填高度23.8m，上下轨基础底部之间回填最大高差7m，左右边坡使回填基础厚度相差较大，为减少沉降，特别是不均匀沉降，轨道上下游10m范围基础用17t以上振动碾分层碾压，对填料严格控制，并严格控制填筑质量。查表得地基承载力标准值为fk=200250kPa。地基最终沉降量因基础埋深为0，因此基底附加应力P0=P=243kPa基础宽度b=2m，因此计算层厚度查表得0.3m。孔隙率n=0.2，则孔隙比e=n/(n-1)=0.25计算结果见表1。地基沉降计算深度为6m。查表取s=1.1sS=1.144.984=4