發(fā)電廠地基處理方案的選擇和優(yōu)化

孟 照 亮

(中國能源建設(shè)集團山西省電力勘測設(shè)計院有限公司，山西 太原 030001)

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發(fā)電廠地基處理方案的選擇和優(yōu)化

孟 照 亮

(中國能源建設(shè)集團山西省電力勘測設(shè)計院有限公司，山西 太原 030001)

介紹了地基處理的目的及方案的選取和優(yōu)化原則，并針對某發(fā)電廠工程中遇到的復(fù)雜回填土工況，闡述了多種處理方法相結(jié)合的地基處理方案，為類似工程施工提供了參考。

地基處理，回填土，復(fù)合地基，強夯法，灌注樁

1 概述

地基是與基礎(chǔ)相接的承受上部荷載的土體或巖體，地基不屬于建筑本身，但卻是建筑物安全性的重要保障，一般其設(shè)計時應(yīng)從承載力、變形和穩(wěn)定三個方面予以考慮。當(dāng)天然地基性狀不能滿足要求時，就需要有針對性的對土體進行加固處理。

地基處理方法都有一定的適用條件和使用范圍，選取地基處理方法時要盡量發(fā)揮其優(yōu)勢，力求效果明顯、經(jīng)濟性好、施工簡便。此外，還應(yīng)從概念設(shè)計出發(fā)，重視地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作效果，例如應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu)的形式，結(jié)構(gòu)剛度的分布，基礎(chǔ)的形式，埋深等因素，以確定地基處理的加固深度，加固程度等要求。好的地基處理方案，是上部結(jié)構(gòu)與地基相互能夠協(xié)調(diào)工作，既無不良后果也避免了不必要的浪費。選擇地基處理方法時還應(yīng)參考同類型工程經(jīng)驗、了解施工機具的配置水平、調(diào)查所用材料的分布和運輸條件、分析施工對周邊環(huán)境的影響等因素。

發(fā)電廠因其自身特殊的行業(yè)特性，使得廠區(qū)內(nèi)建筑物的結(jié)構(gòu)形式較為多樣，但也較為固定。目前國內(nèi)的火力發(fā)電廠，主廠房結(jié)構(gòu)形式通常采用框排架結(jié)構(gòu)體系，其他輔助建(構(gòu))筑物結(jié)構(gòu)形式以滿足工藝系統(tǒng)的要求為目的，一般包括單層或多層的砌體結(jié)構(gòu)、混凝土框架結(jié)構(gòu)、鋼框架等結(jié)構(gòu)形式。

主廠房是發(fā)電廠的核心區(qū)域，其體量及荷載在全廠中都是最大的，因而在前期設(shè)計中，確定了主廠房的地基處理方式，也就基本確定了整個廠區(qū)的地基處理方式。一般情況下，一個工程中應(yīng)用到的地基處理方式宜少不宜多，一般采用一到兩種；但在特殊情況下，結(jié)合工程地質(zhì)及上部結(jié)構(gòu)需要，在場地條件允許的條件下，也可采取多種地基處理方式，也即對發(fā)電廠的地基處理方式進行必要的選擇和優(yōu)化。

2 工程案例

某發(fā)電廠地處華北丘陵地帶，其原始地貌復(fù)雜多變，原始地形北高南低、溝壑縱橫。廠區(qū)大部分區(qū)域已進行過簡單的挖填、整平處理，廠區(qū)內(nèi)填方區(qū)回填土厚度最深處達26 m；施工圖設(shè)計時，回填土沉積時間約為8年。上部回填土以雜填土和黃土狀粉土為主，下部原土以粉質(zhì)粘土和粉土居多，持力層較好的是埋深較深的泥巖層和砂巖層。經(jīng)過對地質(zhì)勘探報告的分析和歸納，回填區(qū)域的土體存在以下特點：

1)受場地整平時回填厚度及土質(zhì)情況等的影響，土體孔隙比和壓縮系數(shù)差異性較大；2)受季節(jié)性雨水影響及原始地貌下滲水渠道的影響，土體天然含水量變化較大；3)局部區(qū)域土體存在濕陷性；4)與同廠區(qū)處于挖方區(qū)的天然土體相比，地基承載力特征值較低，且差值很大。

根據(jù)勘探結(jié)果，結(jié)合場地原始地形及整平時挖填方情況，廠區(qū)總平面布置時，將電廠主廠房、煙囪等重要性程度高、荷重大、對沉降敏感的主要建(構(gòu))筑物盡量布置于挖方區(qū)域，該區(qū)域土體特性較好，地基承載力高，可直接利用天然地基作為基礎(chǔ)持力層，避免或降低了后期電廠運行期間產(chǎn)生的不均勻沉降等風(fēng)險。廠區(qū)其他輔助生產(chǎn)建(構(gòu))筑物，結(jié)合其重要性程度、所處位置地質(zhì)情況、上部結(jié)構(gòu)荷載等情況，選擇不同的地基處理方式。此外，處于高回填土區(qū)的廠區(qū)道路、地下管溝以及直埋管道等也應(yīng)進行必要的地基處理，避免出現(xiàn)因沉降而引起道路塌陷、管溝裂縫甚至管道斷裂等影響安全生產(chǎn)的現(xiàn)象。

通過分析及現(xiàn)場試驗，適用于該場地的地基處理方法主要包括：分層碾壓法、強夯法、灰土擠密樁法、碎石樁法和混凝土灌注樁深基礎(chǔ)等。

空冷架構(gòu)是廠區(qū)重要性程度較高的構(gòu)筑物，對承載力及沉降都有較高要求，因其局部處于高回填土區(qū)域，回填土厚度最深處約25.0 m，經(jīng)過計算和對比，采用了鋼筋混凝土灌注樁深基礎(chǔ)。灌注樁為端承摩擦樁，直徑為0.8 m，樁端進入持力層泥巖層深度不小于3.0 m，受持力地層起伏的影響，樁長34.0 m～44.0 m不等。根據(jù)柱荷載分布情況，分為柱下7樁及9樁兩種承臺。

一級碎煤機室屬于廠區(qū)荷重較大的建筑物，地下部分為鋼筋混凝土箱形結(jié)構(gòu)，埋深-9.0 m；其位置處基底回填土厚度8.0 m～15.0 m不等，土體有濕陷性，采用了灰土擠密樁的復(fù)合地基。設(shè)計成樁直徑600 mm，正三角形布置，樁間距1.0 m，頂部設(shè)置0.5 m厚的三七灰土褥墊層。對局部地下水位較高的區(qū)域，孔底先以砂卵石作為填料夯填，上部以灰土夯填。

空壓機房屬于電廠里具有代表性的單層建筑，基礎(chǔ)埋深較淺，上部荷載較小，采用換填的方法進行地基處理即可滿足要求。換填材料選用了三七灰土，換填厚度2.0 m～3.0 m為宜，壓實系數(shù)0.96～0.97。管道支架類構(gòu)筑物，其特點是數(shù)量多，但較為分散，不適宜大面積采用灰土擠密樁，視上部荷載及基底土質(zhì)分布情況采用換填灰土或灌注樁深基礎(chǔ)。

處于回填土區(qū)域的廠區(qū)道路及地下管溝，處理面積較大，對承載力沒有太高要求，解決沉降問題是其關(guān)鍵，因而采用強夯的地基處理方式。選用強夯單擊夯擊能為4 000 kN·m，有效的解決了回填土的后期沉降問題。

對于現(xiàn)場有較大面積的區(qū)域需要新填方的高回填時，采用了分層碾壓+強夯法或分層碾壓+碎石樁的處理方式。受強夯影響深度及樁機具鉆孔深度的限制，分層碾壓施工不能一次到頂，而應(yīng)碾壓到一定厚度后即采用強夯或碎石樁對已碾壓土層進行二次加固處理，如此依次自溝底向上逐步推進施工。

3 結(jié)語

該電廠場地地質(zhì)條件復(fù)雜，通過前期大量細致的選擇、對比、試驗、優(yōu)化等工作，最終確定采取了多種地基處理方法相結(jié)合的方案。工程實踐證明，該工程中應(yīng)用到的各類地基處理方法均很好的發(fā)揮了各自的優(yōu)勢，處理后的地基均滿足上部結(jié)構(gòu)的需要，達到了預(yù)期的效果，取得了一定的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1] JGJ 79—2012,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 龔曉南.地基處理手冊[M].第3版.北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008.

[3] JGJ 94—2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[4] GB/T 50783—2012,復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范[S].

[5] 李海龍.灌注樁及鉆孔擠密樁在發(fā)電廠中的聯(lián)合應(yīng)用[J].山西建筑，2014，40(25):80-81.

Selection and optimization of foundation treatment scheme for power plant

Meng Zhaoliang

(ChinaEnergyEngineeringGroupShanxiElectricPowerEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030001,China)

Selection and optimization of the objective and scheme of foundation treatment are briefly introduced, according to meet the engineering example of the complex backfill using a variety of methods of ground treatment scheme combined, has provided reference for similar engineering.

foundation treatment， backfill soil， composite foundation， dynamic consolidation method, cast-in-place pile

1009-6825(2016)30-0088-02

2016-08-15

孟照亮(1964- )，男，高級工程師

TU472

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