某發電廠區地基處理及樁基選型方案分析

馮穎

摘? 要：該項目場地表面覆蓋較厚未經處理的雜填土，并還需進行回填才能滿足設計場地標高，場地東北角有淤泥層出露，需在項目開展前進行表層土的預處理。文中比較了幾種地基處理的方案，推薦時間性和經濟性兼得的強夯方案。該項目建構筑物較多，該文對比了幾種樁基形式的適用條件，并在經濟性上進行比較，推薦使用兼顧承載能力與經濟性的預應力管樁樁型。

關鍵詞：地基處理 強夯 樁基選型 預應力管樁

中圖分類號：U443.156? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

Abstract：The surface of the project site is covered with thick untreated miscellaneous fill， and backfilling is required to meet the design site elevation. There is a sludge layer exposed in the northeast corner of the site， so the topsoil shall be pretreated before the project is carried out. Several ground treatment schemes are compared， and the dynamic compaction scheme with both timeliness and economy is recommended. There are many buildings and structures in this project. This paper compares the applicable conditions of several pile foundation forms and compares them in terms of economy. It is recommended to use the prestressed pipe pile type taking into account bearing capacity and economy.

Key Words： Ground improvement; Dynamic compaction; Pile foundation selection; Prestressed pipe pile

1 項目建設概況

項目建設地點：廣東省惠州市。

項目建設規模：兩套460 MW級燃氣蒸汽聯合循環熱電聯產機組。

2 廠址巖土工程條件

2.1 地層巖性特征及地基承載力

場地巖土體的工程地質分層主要根據巖土類別、成因、狀態或密實度、含有物、埋藏條件、風化等級等因素劃分。現按從上至下的順序描述。

2.1.1雜填土（層號①1）

雜色，主要由粉質黏土、磚塊和碎石塊等組成，新近堆填，人工成因。濕，松散。標準貫入試驗實測擊數為8擊。揭露厚度為1.50～3.00 m。

2.1.2素填土（層號①2）

灰黃、灰褐色，主要有粉質黏土和中細砂等組成，新近堆填，人工成因。濕，松散。標準貫入試驗實測擊數為8擊。揭露厚度為2.00～5.00 m。

2.1.3淤泥（層號②）

灰黃、灰黑色，切面較光滑，手捏膩滑，含有機質，略具腥臭味，表層0.80 m為耕植土，淤積成因。飽和，流塑。僅分布于場地東北角，厚度為3.30 m。

2.1.4粉質黏土（層號③）

褐、灰褐、紅褐色，黏性一般，韌性中等，切面稍光滑，局部混少量砂顆粒和有機質，沖積成因。濕，可塑。標準貫入試驗實測擊數為6～12擊。揭露厚度為2.20～3.60 m。

2.1.5粉質黏土（層號④）

褐紅、磚紅色，黏性較差，韌性一般，切面粗糙，局混全風化殘塊及石英砂粒，原巖結構模糊可見，手掰易散，遇水軟化崩解，殘積成因。稍濕，硬塑。標準貫入試驗實測擊數27～29擊。揭露厚度為1.60～2.90 m。

2.1.6全風化泥質砂巖（層號⑤1）

深褐、褐紅色，原巖結構基本破壞，礦物成分除石英外已大部分風化為黏土礦物，風化程度不均勻，巖芯多呈堅硬土柱狀，局部砂土狀，手捏易散，易遇水軟。標準貫入試驗實測擊數為37擊。埋藏深度變化較大，揭露厚度為1.10～3.00 m。

2.1.7強風化泥質砂巖（層號⑤2）

深褐、褐紅色，風化強烈，原巖結構清晰可辨，巖芯呈堅硬土柱狀和半巖半土狀，巖質軟，手折易斷，易遇水軟化。標準貫入試驗實測擊數為50～100擊。揭露厚度為0.70～3.60 m。

2.1.8中等風化泥質砂巖（層號⑤3）

深褐、紅褐、黑褐色，砂質結構，層狀構造，泥質膠結，礦物成分主要為石英及黏土礦物，巖芯多呈柱狀，節理裂隙較發育，巖面較光滑，巖質較軟，錘擊聲啞，揭露厚度為6.00～7.50 m。

2.2水文地質條件

本場地地下水水位埋深為0.50～1.50 m，地下水位高程7.70～10.09 m，場地地下水位埋藏深度淺，水量較豐富。

3場地地基處理方案

3.1對于軟弱土的處理

場地東北附近有揭露淤泥（層號②），屬軟弱土，欠固結，地基承載力低，屬高壓縮性土，工程性能差。可采用強夯、水泥土攪拌樁、砂石樁等方法處理，各方法的特點如下。

3.1.1強夯

將大噸位重錘起吊到一定高度后自由落下，在極短時間內對地基土體施加巨大的沖擊能量，反復沖擊及其產生波，使土體受到瞬間的加荷、卸荷及剪切反復作用，土中孔隙壓縮，同時土體周圍產生裂隙，孔隙水順利排出，使土粒原有的接觸形式被破壞而產生位移，變為新的較為穩定的接觸形式，從而達到增加土體密度、提高強度的目的。強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基[1-4]。

3.1.2水泥土攪拌樁

用于加固飽和軟黏土地基的一種方法，利用水泥作為固化劑，通過特制的攪拌機械，在地基深處將軟土和固化劑強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產生的一系列物理化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩定性和一定強度的優質地基。適用于處理正常固結的淤泥、淤泥質土、素填土、黏性土、粉土、粉細砂、中粗砂、飽和黃土等土層。不適用于含大孤石或障礙物較多且不易清除的雜填土、欠固結的淤泥和淤泥質土、硬塑及堅硬的黏性土、密實的砂類土，以及地下水滲流影響成樁質量的土層[2-3]。

3.1.3砂石樁

指用振沖或沉管等方式在軟弱地基中成孔后，再將砂石擠壓入土孔中，形成砂石所構成的密實樁體。適用于擠密處理松散砂土、粉土、粉質黏土、素填土、雜填土等地基，以及用于處理可液化地基[2-3]。

采用強夯法、水泥土攪拌樁、砂石樁都可對表層軟弱土層進行有效加固，但強夯法是最常用，也是最經濟、最快速的[5]。由于揭露淤泥（層號②）厚度不大，且埋深淺，故該區域采用清淤后回填至場地標高，再對回填土進行強夯處理。

3.2對大面積厚層填土的處理

場地雜填土①1、素填土①2呈松散狀，均勻性差，工程性能差，成分雜，土質不均勻，孔隙大，欠固結，在荷載作用下容易產生破壞或產生沉降，遇水易產生濕陷并引起沉降，對場地和建（構）筑物地基將造成不良工程影響，建議開展地基預處理工作。

預處理方法建議采用強夯結合分層碾壓的方式[5-6]。處理目的包括：（1）提高填土密實度和承載力;（2）全部或部分消除土樁側負摩擦力;（3）減小場地長期后期運行使用過程中的“工后”沉降。

3.3樁基方案的適宜性選擇

該場地需建造的建（構）筑物包括主廠房、余熱鍋爐和煙囪，以及輔助生產廠房、生活區等。需按各建（構）筑物的基礎反力，結合地質情況選擇合適基礎形式。

各種樁型在該工程的適宜性分析如下。

3.3.1預應力管樁

具有施工方便、工期短、工效高、工程質量可靠、樁身耐打性好等優點，適用于樁尖持力層起伏不大，在樁長范圍內無難以穿過的土層、孤石、障礙物的場地[7]。根據勘察資料，場地覆巖土層主要為人工堆積素填土和填石、淤泥等，場地下伏基巖為泥質砂巖，無孤石存在。因此可采用預應力管樁，持力層可選擇⑤2強風化泥質砂巖或⑤3中等風化泥質砂巖。

3.3.2沖（鉆）孔灌注樁

能穿越各種復雜地層和形成較大的單樁承載力，適應各種地質條件和不同規模建筑物。對于樁尖持力層起伏較大，碎石類土及夾層多、風化不均、軟硬變化較大的巖層尤為適宜。施工時具有低噪音、震動小的優點;不足之處是樁底沉泥清孔質量較難控制，施工質量優劣可使樁的端承力相差數倍，而施工中泥漿對環境有一定的影響。

3.3.3旋挖成孔灌注樁

是鉆孔灌注樁的改進型，適用地質條件與鉆孔灌注樁相同。旋挖成孔灌注樁具有施工速度快、工期短、噪音小、沉渣減少、質量穩定的優點，尤其摩擦力為主的長樁具有優勢。但旋挖鉆機的螺旋鉆頭不能進入硬質的中、微風化巖，當要進入硬質中、微風化巖時需要改用沖擊成孔;遇到孤石也會影響樁的垂直度和質量。但旋挖成孔灌注樁單方造價略高于沖（鉆）孔灌注樁。

3.4樁基經濟性比較

廠區建構筑物的樁型進行比選如下。

（1）Φ800的灌注樁，豎向承載力約4 000 kN，樁長按12 m。

（2）Φ600的預應力管樁，豎向承載力約2 000 kN，樁長按10 m。

根據兩種樁型的承載力對比可知，單根Φ800的灌注樁承載力約為兩根Φ600預應力管樁，按照等承載力原則，Φ800灌注樁的單樁承臺、兩樁承臺、三樁承臺對應于Φ600預應力管樁的兩樁承臺、四樁承臺、六樁承臺。

結合上表，再考慮預應力管樁施工簡便、快速、工期短的優點，管樁綜合效益要大大高于使用灌注樁，因此該項目推薦采用預應力管樁。

4結論及建議

經上述分析，現提出如下結論與建議。

（1）對于該廠址的厚填土區域采取強夯處理的地基處理方式。

（2）主廠房等荷載較大的建構物采用預應力管樁基礎，持力層可選擇強風化或中風化泥質砂巖。

（3）對于荷載較小的建筑物及設備基礎，可采用經人工處理后的地基基礎。

參考文獻

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