某单位施工的 4100kN德国引进冲床基础,设计采用了沉箱方案。按这种方案施工,先要在地面上把沉箱的四壁混凝土浇灌完。拆模后,待混凝土强度达到设计强度的 70%以上时,在沉箱内侧挖土,沉箱基础靠自重随挖土随自然下沉。当沉箱基础上口沉至设计标高后,再进行沉箱基础底板的施工。
这个基础在施工中遇到流砂,在基础下沉过程中逐渐发生倾斜,当基础一端接近设计标高时,另一端却高出设计标高 800mm,使基础无法调平,见图 1。而且,由于基础一端距厂房基础不到1.5m,如果再继续抽水挖土,将直接威胁相邻厂房的使用安全。在这种情况下程被迫停工,已花费 2 万多元的沉箱基础工程即将全部报废,建设单位当年几十万元的产值也将全部落空。为了挽回经济损失,建设单位请一些专家研究处理方案。
图 1 沉箱基础倾斜
现场实际勘察和分析表明:产生基础倾斜的主要原因是,在沉箱基础靠近厂房的一端出现流砂。抽水时,大量泥砂与水同时被排出,这时此处基础底面的部分土壤被抽掉,大大地减小了土层对基础的承载力和摩擦阻力,因而基础的下沉速度加快。基础另一端的土质较好,土中又含有部分石块和混凝土块等障碍物,土层对基础的承载力和摩擦阻力相对增大,使基础的下沉速度减慢,因此造成了基础两端的下沉速度不均,使沉箱基础倾斜。
根据这种情况,我们制定了沉箱基础的纠偏方案:首先设法封住流砂,确保相邻厂房的使用安全。在沉箱基础下沉较快和出现流砂的一端,距沉箱外壁 800mm处,用槽钢或厚木板打板桩,见图2。沉箱内停止挖土,同时在外侧填石块,用石块与基础外壁间的摩擦阻力控制基础下沉的速度。在基础另一端,除内侧继续挖土外,用外壁清除障碍物和注水的方法,减少土与基础外壁的摩擦阻力,加快基础下沉的速度,并根据实际情况在基础顶部加荷,结果只用了不到 3d的时间,沉箱基础的倾斜就纠正过来。
图 2 在沉箱基础下沉快端打板桩
沉箱基础被纠正以后,因为基础底面土层的承载力很低,如果不采取措施,设备安装后在使用中因受冲床冲击荷载作用,基础仍可能再次出现倾斜。因此,在浇筑沉箱基础底板混凝土时,增大了毛石垫层的厚度,由原设计 400mm加厚到 550mm,并把底层的毛石向泥土中夯实,增强基础底面土层的密实度,提高基础底面土层的承载能力,见图 3。在铺设最底层毛石时,沿沉箱基础四壁底脚处的石块要尽可能地填到刃脚底下,以增加毛石垫层阻止基础下沉的趋势。
图 3 增加毛石垫层厚度
该基础经过纠正处理后,已投产使用多年,效果良好,完全满足了使用要求。实践证明,这个纠正方案是成功的。
(丁乐太)