某大型發(fā)電廠建筑物地基處理設(shè)計(jì)

李 勇

(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030001)

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某大型發(fā)電廠建筑物地基處理設(shè)計(jì)

李 勇

(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030001)

結(jié)合某燃煤發(fā)電廠的工程地質(zhì)條件，分析了各建(構(gòu))筑物的地基特點(diǎn)，對(duì)主要建(構(gòu))筑物提出了鋼筋混凝土灌注樁和天然地基相結(jié)合的地基處理方案，并對(duì)一般附屬建(構(gòu))筑物提出了天然地基結(jié)合人工地基的處理方案，以達(dá)到預(yù)期的地基處理效果。

地基處理，灌注樁，灰土擠密樁，強(qiáng)夯法

1 工程概況

本工程本期建設(shè)規(guī)模為2×350 MW超臨界循環(huán)流化床供熱機(jī)組，冷卻方式采用空冷，鍋爐采用循環(huán)流化床鍋爐，廠址位于晉中市壽陽(yáng)縣。

2 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

廠區(qū)出露地層主要為第四系全新統(tǒng)及中上更新統(tǒng)松散層，厚度在黃土梁上為40 m～60 m，在沖溝底部一般為5 m～20 m。松散層以沖洪積沉積為主，巖性多為粉土、粉質(zhì)粘土、砂、卵礫石等，僅在溝谷中零星出露二疊系下統(tǒng)下石盒子組地層。

根據(jù)廠區(qū)工程地質(zhì)鉆探、井探和原位測(cè)試(標(biāo)貫、靜力觸探)及室內(nèi)試驗(yàn)情況，將場(chǎng)地地基土63.5 m深度范圍內(nèi)巖土層劃分為5個(gè)大層9個(gè)亞層。各土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1和表2。

該廠址勘測(cè)范圍內(nèi)僅在溝底處有地下水，水位埋深3.1 m～7.5 m。廠址場(chǎng)地土判別為非液化土層。場(chǎng)地土類型為中硬場(chǎng)地土，場(chǎng)地類別為Ⅱ類。

表1 各土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)推薦值

3 主要建(構(gòu))筑物地基處理方案

3.1 主要建(構(gòu))筑物地質(zhì)分析

表2 場(chǎng)地分層地基土極限摩阻力推薦值

鍋爐房區(qū)域基礎(chǔ)從地質(zhì)剖面圖可以看出，部分位于挖方區(qū)、部分位于填方區(qū)，挖方區(qū)基礎(chǔ)以下為④-3層，從承載力特征值和力學(xué)性質(zhì)看可考慮采用天然地基；填方區(qū)基礎(chǔ)以下為①層人工素填土，填土厚度14 m左右。考慮到鍋爐基礎(chǔ)位于兩種地貌單元上，對(duì)地基穩(wěn)定性存在影響，且鍋爐荷載較大，故采用樁基礎(chǔ)。煙囪位于填方區(qū)，填土厚度14 m左右，采用樁基礎(chǔ)。樁端持力層為⑤層。

3.2 主要建(構(gòu))筑物的地基處理方案分析

鋼筋混凝土預(yù)制樁在設(shè)計(jì)和施工方面有成熟可靠的經(jīng)驗(yàn)，鋼筋混凝土樁可以在地面上預(yù)制，樁身質(zhì)量易于控制和檢查；加工制作周期短，施工工效高；樁身混凝土的密度大，抗腐蝕性強(qiáng)；在打樁的同時(shí)可以擠密地基土，還可以部分消除地基濕陷性。沉樁方式可采用打入法施工，以⑤層泥巖、砂巖互層作為樁端持力層。但由于本工程基巖起伏較大，樁長(zhǎng)難以統(tǒng)一，會(huì)導(dǎo)致樁長(zhǎng)難以控制，且存在較多的化砂巖及泥巖碎屑，夾中砂透鏡體，樁基施工有一定難度，故該方案不適用于本工程實(shí)際情況。

采用鉆孔灌注樁有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)施工工藝較簡(jiǎn)單，機(jī)械化程度高，施工速度快；

2)能同時(shí)進(jìn)行多根樁的施工，工期易控制；

3)含筋率小，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好；

4)遇到硬層時(shí)，成孔及沉樁較容易；

5)樁長(zhǎng)容易控制，適合于持力層埋深變化加大的情況。

3.3 本工程主要建(構(gòu))筑物采用的樁基方案

結(jié)合本工程的地質(zhì)條件，采用泥漿護(hù)壁旋挖灌注樁方案。本工程樁型挖方區(qū)為摩擦樁，填方區(qū)考慮填土的負(fù)摩阻力，采用端承摩擦樁。樁徑可選擇0.6 m～0.8 m，樁長(zhǎng)平均為30 m～36 m，采用泥漿護(hù)壁旋挖成孔工藝。結(jié)合勘測(cè)報(bào)告所提供的參數(shù)，對(duì)各建(構(gòu))筑物所對(duì)應(yīng)地段采用0.6 m和0.8 m兩種樁徑承載力進(jìn)行了估算，估算的承載力完全可以滿足電廠主要建筑的要求，需要注意的是對(duì)于填方區(qū)的樁基，應(yīng)考慮填土的負(fù)摩阻力對(duì)樁承載力的影響，故將樁端應(yīng)放到⑤層泥巖、砂巖互層上。

4 輔助、附屬建(構(gòu))筑物地基處理方案

4.1 輔助生產(chǎn)建筑區(qū)域地質(zhì)分析

根據(jù)總圖布置，現(xiàn)階段輔助生產(chǎn)建筑基礎(chǔ)埋深暫按-2.0 m～3.0 m考慮，基底以下各層土的工程特性分析如下:

填方區(qū)基礎(chǔ)下為22 m～28 m左右的①層：填土，不滿足采用天然地基的條件，應(yīng)采用人工地基，結(jié)合場(chǎng)地工程地質(zhì)條件可采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯灰土擠密樁復(fù)合地基或強(qiáng)夯法處理。

4.2 輔助、附屬建(構(gòu))筑物地基處理方案分析

填方區(qū)基礎(chǔ)下為22 m～28 m左右的①層：填土，不滿足采用天然地基的條件，應(yīng)采用人工地基，常用的處理人工填土的方法有以下幾種：

1)強(qiáng)夯法。

該法處理回填區(qū)，具有效果顯著，設(shè)備簡(jiǎn)單，施工方便，經(jīng)濟(jì)易行和節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn)，此方法處理軟弱地基效果明顯，可以有效消除地基土的濕陷性，對(duì)于濕陷土層或回填土厚度較大的情況可采用分層強(qiáng)夯方法，常用參數(shù)為200 t·m～400 t·m，加固深度5 m～8 m。由于本工程回填平整工作已完成，強(qiáng)夯處理一般結(jié)合回填工作同時(shí)完成，本工程回填厚度超過(guò)20 m，必須采用分層強(qiáng)夯方案，同時(shí)強(qiáng)夯施工法對(duì)于場(chǎng)地周邊建筑物影響較大，存在噪聲振動(dòng)擾民問(wèn)題。針對(duì)本工程實(shí)際情況，深度大于8 m時(shí)不推薦采用此方法，基礎(chǔ)底部填土厚度小于8 m的附屬建筑物可以采用強(qiáng)夯法。

2)灰土擠密樁法。

灰土擠密樁適用于地下水位以上的濕陷性黃土、雜填土、素填土地基，可處理深度為5 m～15 m，可整片處理或局部處理。通過(guò)沉管或沖擊成孔，孔內(nèi)填充2∶8灰土，經(jīng)過(guò)振動(dòng)、夯實(shí)等工藝，形成強(qiáng)度較高的樁體，同時(shí)也使樁周土體性質(zhì)得到改善，穿透和加固濕陷土層和軟土，提高地基土的承載力和增大變形模量。它具有施工簡(jiǎn)便，使用靈活，造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，比較適合處理濕陷土層或回填土厚度較大的地基?；彝翗杜c強(qiáng)夯法相比，由于不受開(kāi)挖和回填的限制，處理深度比較大，同時(shí)在施工過(guò)程中不產(chǎn)生噪聲。對(duì)于本工程，填土厚度較大時(shí)，灰土擠密樁處理深度達(dá)不到要求。

3)孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法灰土樁復(fù)合地基。

孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法與灰土擠密樁法的機(jī)理是完全相同的，它是以洛陽(yáng)鏟掏土成孔，填灰土夯擊，通過(guò)重錘高動(dòng)能，超高壓，強(qiáng)擠密，對(duì)樁孔填料進(jìn)行固結(jié)和對(duì)樁間土進(jìn)行擠密，形成灰土樁復(fù)合地基。處理后的地基承載力高，變形模量大，壓縮變形小，地基剛度均勻。本工程主要以提高回填土質(zhì)量，減少由于高填方引起的下部天然土層壓縮沉降為主要目的。該法可提高地基承載力，且能減少土方量，減少灰土用量。

本工程填土厚度較大，故孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法灰土樁適合于本工程。

4.3 本工程采用方案及工程量

本工程附屬及輔助生產(chǎn)建筑地基處理應(yīng)結(jié)合具體情況采用有針對(duì)性的方案，位于挖方區(qū)的采用天然地基或少量換填方案。

對(duì)一般附屬建(構(gòu))筑物填方區(qū)，填土厚度大于8 m時(shí)地基處理采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯灰土擠密樁(成樁材料為2∶8灰土，壓實(shí)系數(shù)≥0.97，成孔直徑400 mm，成樁直徑650 mm，正方形布樁，樁間距1 000 mm)；填土厚度小于8 m時(shí)地基處理采用淺層強(qiáng)夯法；對(duì)要求較低的附屬輔助建筑可采用灰土換填處理方法。

5 結(jié)語(yǔ)

地基處理方案應(yīng)優(yōu)先考慮工期短、造價(jià)低、安全可靠的地基處理方案。對(duì)擬采用的地基處理方案進(jìn)行具體的優(yōu)化比選，以取得更好的經(jīng)濟(jì)效果。

本工程按現(xiàn)有的巖土勘察資料和現(xiàn)場(chǎng)綜合試樁工程原位實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)主要建(構(gòu))筑物地基處理推薦鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，填方區(qū)樁端應(yīng)放到⑤層泥巖、砂巖互層上；挖方區(qū)樁端應(yīng)放到④-5粉土層或者⑤層泥巖、砂巖互層上。對(duì)一般附屬(輔助)建筑物，挖方區(qū)，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，可采用天然地基或換土墊層；填方區(qū)，不滿足采用天然地基的條件，應(yīng)采用人工地基，結(jié)合場(chǎng)地工程地質(zhì)條件并結(jié)合上部結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，可采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯灰土擠密樁復(fù)合地基或強(qiáng)夯法，對(duì)要求更低的附屬建筑物可采用換填3∶7灰土墊層處理方法。

[1] 鄭 剛,顧小魯.高等基礎(chǔ)工程學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007.

[2] JGJ—2014,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 山西壽陽(yáng)縣煤矸石綜合利用2×300 MW發(fā)電工程巖土工程勘測(cè)報(bào)告(初步設(shè)計(jì)階段)[R].太原：山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院,2007.

[4] 山西壽陽(yáng)煤矸石綜合利用2×300 MW發(fā)電工程綜合試樁報(bào)告[R].太原：山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院,2009.

The foundation treatment design of a large power plant building

Li Yong

(ShanxiElectricPowerSurvey&DesignInstituteLimitedCompany,ChinaEnergyConstructionGroup,Taiyuan030001,China)

Combining with the engineering geological conditions of a coal-fired power plant, this paper analyzed the foundation characteristics of each building(structure), proposed the foundation treatment scheme combined the reinforced concrete bored piles and natural foundation to main building(structure), and proposed the treatment scheme combined natural foundation and affiliated foundation to general artificial building(structure), in order to achieve the desired effect of foundation treatment.

foundation treatment, bored pile, lime soil compaction pile, dynamic compaction method

1009-6825(2016)28-0093-03

2016-07-26

李 勇(1984- )，男，碩士，工程師

TU472

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