淺談電力土建地基處理技術的發展

摘要：針對目前電力建設大型機組數量越來越多，電力土建工程對地基處理技術要求日益嚴格的特點，文章從設計的角度分析了復合地基、地基設計、巖土工程一體化、地基承載力的使用和人工地基樁基的選擇方面進行了深入探究，以期為將來的建設提供參考。

關鍵詞：地基設計；地基處理；巖土一體化

中圖分類號：TU47 文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）15-0162-02

科技的迅猛發展，促進了地基處理技術的深入發展，尤其是近些年來，電力土建過程中的地基處理取得了前所未有的發展。同時，隨著人們對電的需求量日益增加，電力建設也進入了以300 MW及其以上的大型機組作為主力機組的快速發展時期，電力土建工程對地基承載力、變形及地基差異沉降等具有更嚴格的要求。據相關部門的統計數據可知，在電力建設中，地基處理的費用已經提高到整個工程造價的三分之一，部分甚至達到二分之一。所以，為了節約成本，采取國內外先進技術對電力土建地基進行處理，是電力控制造價的重要措施。筆者結合多年的設計經驗，對此問題進行探討。

1推廣復合地基的應用

復合地基理論雖然是最近十年才發展起來的新理論，然而它先進的處理技術和設計思想名列世界前茅。在根據復合地基理論進行施工時，需要考慮的首要因素是樁間土的承載能力，若承載能力不足，可以由樁來承擔一部分。具體做法如下：在樁基頂部增加一層砂性土褥墊，經過這種方法處理后，樁間土的承載能力高達90%以上，承載力問題迎刃而解。究其原因，主要包括以下三點：

①電力負荷被樁和土兩者一起分擔。與樁間土相比，樁模量高、沉降小，設置褥墊的目的在于將荷載傳遞到樁和樁間土上，此時樁間土首先承擔荷載，而樁的承載力略微滯后。②合理厚度的墊層能夠調節樁和樁間土承擔荷載的百分比。通過實驗研究發現，若墊層的厚度超過10 cm，就能保證樁間土承載力的超前發揮。③極少地基的應力集中。通過實驗研究發現，如果墊層的厚度超過10 cm，就會導致應力集中變得很小。總之，采取復合地基應用，不僅能有效保護樁，還能降低工程投資。

2地基設計盡量采用變形控制與變形協調法

地基設計通常包括兩方面：第一，地基的強度設計；第二，地基的變形計算。設計強度具有較強的靈活性，但建筑物的變形值必須小于地基變形的允許值，這是電力設計最關鍵的基本原則。對電力建設工程來說，地基變形計算與普通建筑物具有較大區別，其除了要滿足基本的地基變形要求外，同時還必須滿足高溫、高壓等對地基變形的基本要求。因此，控制好地基變形是電力工程建設的核心環節。現階段，對于電力土建工程變形計算準確度還需進一步提升，雖然目前的計算方法誤差很小，但在具體計算時還要重視以下幾方面的問題：①計算沉降時處于不同深度應力計算應包括兩部分：自身應力和附件應力；②計算沉降的荷載通常包括標準荷載及準永久荷載，對于那些瞬間荷載可不予考慮；③對電力建設項目所在地的土質進行深入分析，要重視土層分布不均勻性對地基沉降造成的不良影響；④變形計算時的應力值應該僅包含附加應力值，而不包含自重應力，主要原因在于自重應力屬于自然現象，不會產生沉降量。

3巖土工程一體化的推進

迄今為止，巖土工程在世界上出現的時間約為40年，在我國出現僅10年。在電力土建工程建設過程中，巖土工程的地位無可替代，雖然現階段存在巖土工程的勘察、設計、施工等，但惟獨缺少巖土工程的科研和施工專業隊伍。據相關部門統計數字顯示，每年我國對巖土工程的投資還是巨大的，每年約為10億元左右，因此建立電力工程一體化的專業機構是亟不可待的。

巖土工程具有極強的綜合性，融入了地質學、土力學、工程機械等多種學科，在實際施工過程中，必須要勘察、設計、監理等多方面的密切配合。按照以往的國際慣例和國內現狀，巖土工程應該首先成立兩種類型機構：其一，咨詢機構，該機構的主要作用是承擔勘察、設計、監理、科研等工作；其二，綜合性巖土施工公司。就現狀來說，我國正處于經濟騰飛發展的時期，建立相應的專業公司是市場發展的必須，這在一定程度上能夠降低成本，控制造價。

4地基承載力使用要具有科學性、合理性

巖土工程師良莠不分，部分在進行具體設計師不能進行合理計算和應用，因此提高了投資，同時還出現了不必要的風險。地基承載力分為基本值、標準值、設計值、使用值，它們之間存在密切聯系。基本值是指在施工現場對荷載進行測試所取得的數值，如果對3個荷載進行測試得到承載力基本值的極差<30%，計算3個基本值的平均值，所得數值即為標準值。在具體設計工程項目時，要將地基承載力的標準值進行修正，經過修正后的值即為設計值。將設計值進行變形計算，所得數值可能與容許變形值存在偏差，為了減小偏差的存在，要對設計值進行適當的降低和提高，最終所得的數值即為使用值。

必須注意的是，如果計算出來的承載力數值小于設計值，此時不必非把地基承載力用足，具體值要根據變形計算結果來確定。若變形計算所獲得的數值小于容許值，此時使用值允許超過設計值，但偏差的數值不能過大，要滿足建筑行業根據抗剪強度指標計算的地基承載力；若計算獲得的數值大于容許值，此時設計值要進行適當的降低。因此，對統一地基而言，地基承載力的設計值、使用者都存在一定程度的不同，合理使用是重要的設計指導原則。

5人工地基樁型的選擇

在進行地基施工過程中，對于地基的處理應該做好多種方案進行最佳性價比選擇。

5.1天然地基與人工地基的界限

在建設火電廠時，首先要對主廠房BC列的沉降進行計算，若計算變形值在15~20 cm之間，同時壓縮層土質相對均勻，此時可無需對地基進行處理，采用天然地基即可；若在基礎底面15~20 m之下的部分存在低壓縮性的下臥土層時，此時可采用人工地基短樁處理。

5.2人工地基的處理深度

對人工地基深度進行選擇時，必須要遵循的原則是變形控制。對于電廠來說，并非所有主廠房都需進行人工地基處理，通常情況下只在變形值>15 cm時才需進行處理，同時處理的深度滿足要求、合理即可，沒必要將變形值降為零，根據實踐經驗，一般經過處理后的變形值仍然可以預留5~8 cm，這樣會避免造成浪費。推廣這個設計原則，能夠降低能耗，降低投資，具有重要的現實意義。

5.3樁型的選擇

根據我國建筑業的基本特點，樁型選擇通常按照以下要求進行選擇：

①若地基處理滿足以下兩個條件：第一，處理深度<10 m；第二，沒有地下水。此時地理處理方法可選擇泥土夯實樁或者強夯法；

②若地理處理滿足以下兩個條件：第一，10 m<處理深度<20 m；第二，有地下水。此時地基處理方式的選擇可依據不同的目進行，如果主要目的消除地基野液化，此時可選擇用振沖碎石樁處理；如果主要目的是為了減少變形、提高地基強度，此時可選擇水泥攪拌樁、CFG樁等。

③若地理處理深度范圍為40~60 m，此時可選擇預應力鋼筋混凝土管樁。

④若地理處理深度超過60 m，此時可選擇鋼管樁或者H型剛樁。

6結語

綜上所述，雖然我國的電力土建地基技術有了一定的發展，但還存在一定的不足。因此，在具體施工過程中，地基處理方案要因地制宜，具體問題具體分析。不僅要充分借鑒外國的先進經驗，也要結合工程的具體實踐，不僅要具有較高的施工質量，還要節約投資，縮短工期，從而獲得更好的經濟效益和社會效益。

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