某灘涂灰場的穩定及沉降分析

閆 華 林

(中國華電科工集團有限公司，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，按干式貯灰場設計。廠址地震動峰值加速度值為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，設計洪水標準為50年一遇潮位，校核標準為100年一遇潮位。該工程2×660 MW燃煤機組設計煤種的年排放粉煤灰、底渣和石子煤數量為35.26×104t/年。灰場貯灰至設計貯灰高程13.0 m時，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。依據水文報告，本工程的設計極端潮位和波浪傳播參數如表1，表2所示。

表1 設計極值潮位

表2 設計波要素

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，黏土堤布置在灰場的其他側。灰堤潮位與風浪設計標準為堤外潮位重現期按30年設計，100年校核，堤外風浪重現期按50年設計和校核。

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。堆石塊的抗壓強度大于50 MPa，風化系數大于0.75，軟化系數大于0.8，堤外坡1∶2.5，堤內坡1∶1.5。堆石設計干容重γd≥20 kN/m3，黏聚力10 kPa，內摩擦角不小于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，干砌塊石護面，堤外坡為1∶2.5，堤內坡為1∶2.5。黏土設計干容重γd≥18 kN/m3，黏聚力不小于20 kPa，內摩擦角不小于15°，壓實度不小于0.95。

3 邊坡穩定計算

以防波堤為例，分析邊坡的穩定。

3.1 施工階段邊坡穩定計算

靠海側灰堤平面及剖面分三級加載至4.5 m，見圖1。

采用圓弧滑動法計算邊坡的穩定系數K，施工四個階段防波堤外護坡的穩定計算如圖2～圖5所示。施工階段邊坡包含外護坡和內護坡的穩定系數總結如表3所示，均大于允許值，是穩定的。

表3 施工階段邊坡穩定系數K

3.2 運行階段高水位、地震作用下的邊坡穩定

在運行階段需考慮以下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坡穩定系數如表4所示，均大于允許值，是穩定的。

表4 運行階段邊坡穩定系數K

4 壩體及灰場沉降量計算

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 結語

對于海邊灘涂干式灰場的灰堤設計，本文進行了施工期間和運營期內階段各種荷載組合下的邊坡穩定和沉降計算，對設計人員提供了參考依據。灰堤施工是有一定風險的分項工程，灰堤大面積碾壓施工前，還需進行現場碾壓試驗和室內試驗工作，保證碾壓后灰堤堆石體、黏土需滿足設計要求的參數。