委內瑞拉中央電廠6#機樁基方案與成樁工藝探討

陳保家

一、工程概況

委內瑞拉中央電廠是委內瑞拉目前最大的火力發電廠(重油)，現有5臺400MW等級機組，本期擬在原5號機組南側擴建一臺600MW機組(即6號機組)。該電廠通過El Isiro (Edo. Falcón)， Cabudare (Edo. Lara) 和la Arenosa(Edo. Carabobo)等變電站向全國供電。

二、工程場地巖土工程條件

1. 地形地貌

工程場地位于莫龍河灣與三沖河沖積平原相接地帶，南部與Seaboard山脈相連，北鄰加勒比海，屬海岸平原地貌，其原始地面緩緩傾向大海。擬建場地現已整平，地形平坦，一般地面標高2.24～4.76m。

2. 地基巖土構成

根據本項目巖土工程勘測報告（施工圖設計階段，編號40-F6251S-G0101-01），勘探深度范圍內揭露出的地基巖土層由上而下分述于下：

（1）層雜填土，結構較松散；（2）層珊瑚礁，中等風化狀，局部間夾薄層粉砂；（3）層粉砂，根據該層密實程度的差異，將其劃分為3個亞層，即（3-1）層，飽和、松散～稍密。（3-2）層，飽和、中密。（3-3）層，飽和、密實。總體上看，此3個亞層交替分布；（4）層粘土,濕、可塑狀態；（5）層粉土,根據該層密實程度的差異，將其劃分為2個亞層，即（5-1）層，飽和、稍密和（5-2）層，飽和、中密；（6）層中粗砂,飽和、密實；（7）層粉細砂,飽和、密實；（8）層粉質粘土,稍濕、堅硬狀態；（9）層礫巖，中等風化。該層呈透鏡體狀零星分布；（10）層泥質砂巖,根據該層的風化程度，將其劃分為2個亞層，即（10-1）層強風化泥質砂巖和（10-2）層中等風化泥質砂巖。

3. 地下水條件

根據現場調查與鉆孔揭露，擬建場地地下水主要為埋藏于上部粉砂層中的孔隙潛水，水位變化幅度較小，勘測期間一般水位埋深2.00m左右，水量較為豐富。由于擬建場地北距加勒比海較近，地下水與海水具一定的水力聯系。該層地下水主要接受大氣降水、地表水和側向徑流補給，以大氣蒸發和向大海方向的側向徑流為其主要排泄方式。

三、場地地震參數與地震效應

根據委內瑞拉地震區劃圖，工程場地地震動峰值加速度為0.30g，相應的地震基本烈度為Ⅷ度，屬高烈度地震區。地基土中分布的（3-1）、（3-2）層粉砂和（5-1）、（5-2）層粉土在地震作用下，絕大部分具液化的可能，其液化等級以嚴重為主，中等次之，僅個別孔為輕微。

四、樁基方案分析與建議

1. 基礎型式建議

由于本工程機組容量較大(600MW)，荷重較大，對單樁承載力要求較高。根據工程場地地基土構成及各地基巖土層的巖土工程特性，表層雜填土建筑性能差，上部（3-1）、（3-2）層粉砂和（5-1）、（5-2）層粉土存在地震液化的可能性，因此，不具備采用天然地基的條件，故建議采用樁基礎，樁端持力層宜采用（10-1）或（10-2）層。

2.樁基方案分析與建議

根據場地巖土工程條件與建筑環境，擬建建筑物基礎不適宜采用打入樁或其它類型的擠土樁(如夯擴樁)，其原因歸納如下：

（1）表層雜填土層中有大塊石、大混凝土塊、廢鐵和水泥砂漿墊層，打入式樁一旦遇到，將很難穿透；

（2）局部地段珊瑚礁分布厚度較大，打入樁難以穿透；

（3）打入樁難以穿透（6）層、（7）層、（8）層和（9）層，尤其是大機組電廠的密集群樁擠土效應更易造成沉樁困難；

（4）由于本期為擴建場地，距前期運行機組較近(22.5m)，若采用打入樁，打樁施工振動對已有機組精密儀器儀表的運行可能產生不利影響。

為了保證施工的穿透能力、保證大機組電廠對單樁承載力的要求、減小施工振動對已有機組的影響，采用大直徑非擠土灌注樁較為適宜，故建議采用旋挖成孔灌注樁與沖擊成孔灌注樁或回轉鉆進成孔灌注樁相結合的樁基方案為宜，在雜填土層、珊瑚礁和礫巖分布厚度較大的地段宜采用沖擊成孔灌注樁或回轉鉆進成孔灌注樁，其余地段宜采用旋挖成孔灌注樁。根據場地地基土的巖土工程特性，宜選用（10-1）或（10-2）層作為樁端持力層。

五、樁基原體試驗

1. 試驗方案

本次共布置兩組鉆孔灌注試樁，第一組試樁由3根試樁（SZ1-SZ3）和8根錨樁（MZ1-MZ8）組成，布置在主廠房區域，試樁和錨樁直徑均為800mm；第二組試樁由3根試樁（SZ4-SZ6）和8根錨樁（MZ9-MZ16）組成，布置在煙囪區域，試樁和錨樁直徑均為600mm。

本次試樁和錨樁均為泥漿護壁的旋挖鉆孔灌注樁，在開孔時，使用長為4m的鋼護筒（護筒直徑分別為1000mm和800mm，對應直徑是800mm和600mm的樁）作為護筒，采用正循環工藝清除孔底沉渣。

2.單樁豎向抗壓靜載試驗

（1）第一組試樁（SZ1～SZ3）

根據試驗結果，SZ1、SZ2和SZ3的極限承載力分別為9000kN、6000kN和7500kN。

（2）第二組試樁（SZ4～SZ6）

根據試驗結果，該組試樁的極限承載力可取5400kN。

由于第二組樁的等效直徑變大到700mm，已無法完全準確反映600mm樁的極限承載力，因此，在綜合專家意見的基礎上，建議在工程樁設計時，煙囪區域鉆孔灌注樁的直徑由600mm改成800mm。

3.單樁豎向抗壓靜載試驗結果分析

通過單樁豎向抗壓靜載試驗結果分析可知：

第一組三根試樁（SZ1、SZ2、SZ3）的極限承載力不均勻，極差（3000kN）超過了平均值（7500kN）的30%，結合現場的施工情況，分析認為出現這種情況的原因主要是由于采用正循環清孔導致清孔質量不穩定，相對來說SZ2和SZ3孔底沉渣相對SZ1厚，從而影響了樁端承載力發揮。

第二組試樁的極限承載力的發揮相對于第一組試樁而言偏高，結合現場的施工情況，分析認為主要有以下兩個方面的原因：

（1）充盈系數大

根據第二組樁的混凝土充盈系數可知，其充盈系數已達到1.4，等效樁徑約700mm。出現這種現象的原因為第二組樁孔徑相對較小，但在采用旋挖工藝進行成孔時，在提鉆過程中600mm樁相對800mm樁產生的抽真空壓度大，孔壁垮孔現象相對嚴重，從而使樁徑變大，因此，600mm直徑的樁基承載力相對偏高。

（2）孔底沉渣清除效果較好

采用正循環清孔時，當樁徑較小時，導管外壁與孔壁之間的過水斷面相對較小，在一定的注入流量下，小直徑的樁比大直徑的樁擁有更小的過水斷面，從而可以獲得更高的上返流速，提高了清除孔底沉渣的效果。

六、成樁工藝的選擇

根據樁基原體試驗結果，在擬建場地的巖土工程條件下，采用泥漿護壁的旋挖鉆孔灌注樁是可行的。

根據以上對單樁豎向抗壓靜載試驗結果的分析，在采用泥漿護壁的旋挖鉆孔灌注樁時，清孔質量的不穩定、孔底沉渣的厚度對樁基承載力的影響較大，特別是對樁端承載力發揮影響尤為明顯，故為保證樁基的質量，建議采用反循環清孔工藝，以確保清孔質量，控制好孔底沉渣厚度，確保樁基承載力特別是樁端承載力的發揮。成孔后應及時澆灌混凝土，并保證混凝土超灌量。

七、結語

本文通過對工程場地巖土工程條件和建筑環境的分析，對擬建建筑物基礎建議采用旋挖成孔灌注樁與沖擊成孔灌注樁或回轉鉆進成孔灌注樁相結合的樁基方案為宜，在雜填土層、珊瑚礁和礫巖分布厚度較大的地段宜采用沖擊成孔灌注樁或回轉鉆進成孔灌注樁，其余地段宜采用旋挖成孔灌注樁。通過本工程實踐檢驗，該方案切實可行。