某電廠機組工程地基處理試驗研究

2011-06-13 06:49:18解毅

山西建筑 2011年34期

解毅

1 工程概況

該電廠的建設規模為2×300 MW級機組，安裝兩臺亞臨界直接空冷可調整抽氣凝汽式機組，并留有擴建余地，工程規劃容量按4×300 MW級機組考慮。其地基土主要是由粉土和粉質粘土組成。對于2×300 MW機組來講，由于荷載較大，天然地基難以滿足建筑物要求，需進行處理，本次采用鋼筋混凝土預制方樁進行地基處理。

2 工程地質條件

1)地形地貌。

廠址處于某盆地內沖洪積平原區，場地平坦開闊，自然地面標高906.0 m～908.4 m。北側為嵐水河，東側為濁漳河南源。根據長治氣象資料，廠址區土壤最大凍結深度為0.68 m。

2)地層概況。

地層為第四系全新統沖洪積地層及第四系中更新統地層混姜結石，中間夾粉細砂層，厚度大約為40.0 m。根據廠區工程地質鉆探和原位測試及室內試驗情況，將場地53.0 m深度范圍內的巖土層可以劃分為2個大層8個亞層。

3)地下水及其他。

場地內在勘探深度范圍內地下水類型為孔隙潛水，地下水位埋深2.8 m～3.3 m之間，相應標高在903.16 m～904.18 m之間，年變幅1.5 m左右。勘測報告表明水中的SO2－4較高，根據GB 50021-2001巖土工程勘察規范判定，地下水對鋼筋混凝土結構中鋼筋和鋼結構均具有弱腐蝕性。地震設防烈度為7度，建筑場地土類型為中硬場地土，場地土類別為Ⅲ類。

3 試驗方案設計

為了解該場地群樁整體工作性能，確定群樁樁基合理參數，充分發揮群樁效率作用，達到降低工程樁造價的目的，利用本次試樁進行群樁效率試驗。鋼筋混凝土預制樁在設計和施工方面有成熟可靠的經驗，因此該電廠工程地基處理選擇鋼筋混凝土預制方樁的方式。

4 測試技術與方法

4.1 豎向抗壓靜載試驗

4.1.1 試驗設備

本次試驗中，單樁及單樁承臺豎向抗壓靜載試驗由4根錨樁提供反力，1根主梁、2根次梁組成反力裝置，1臺FQS50020型500 t分離式油壓千斤頂進行加載;群樁承臺豎向抗壓靜載試驗由10根錨樁提供反力，2根主梁、2根次梁組成反力裝置，4臺FQS50020型500 t分離式油壓千斤頂并聯進行加載。沉降測讀儀器采用BWS3CA-50 mm型位移傳感器，沉降測讀及荷載控制由RS-JYB樁基靜載荷測試分析儀進行自動加荷、記錄、儲存。

4.1.2 試驗要求

1)本次采用慢速維持荷載法進行加載，其中分級荷載為預估單樁極限承載力值的1/10。

2)出現下列任何情況之一時，可以終止荷載。

a.樁的沉降量在某一級荷載的作用下為前一級荷載作用下的5倍;b.樁的沉降量在某一級荷載的作用下為前一級荷載量的2倍，且經24 h尚未相對穩定;c.樁頂沉降量大于40 mm，并且P—s曲線上可以較明顯的判定其極限承載力;d.已達到錨樁最大抗拔力。

3)卸載方法以及沉降觀測。

每級卸載值的2倍，全部卸載后，隔3 h～4 h再測讀一次。4)相對穩定標準及觀測時間。

由全自動沉降觀測儀按有關規范自動進行。

4.2 單樁水平靜載試驗

采用接近于水平受力樁的實際工作條件的試驗方法確定單樁水平承載力。采用千斤頂施加水平力，水平力作用線通過地面標高處并水平通過樁身軸線。試驗方法采用單向多循環加卸載法。有關試驗技術要求按JGJ 94-94建筑樁基技術規范中的有關規定執行。本次完成單樁水平靜載試驗2根。采用全自動位移觀測儀測讀和采集數據。

4.3 高應變測試

采用美國PDI公司的PAK型打樁分析儀，配備250 kN吊車及70 kN錘擊設備輔助，對本次3根單樁試樁進行試驗，通過靜力載荷試驗及高應變試驗成果的對比，提供單樁極限承載力、摩阻力、端阻力，并建立靜動對比關系。

4.4 低應變測試

本次采用武漢巖海公司生產的RS-1616K(P)型基樁動測儀，對所有試、錨樁進行低應變測試，提供樁身混凝土質量檢測結果。

5 試驗結果分析

5.1 豎向抗壓靜載試驗

1)單樁豎向抗壓靜載試驗。

本次共完成豎向抗壓靜載試驗樁3根(S1，S8，S10)。單樁豎向抗壓靜載試驗于11月10日開始，首先對S10進行試驗，當加載至1750 kN時，錨樁焊接鋼板與錨樁脫開，致使試驗終止。后將所有錨樁的鋼帽拆除并鑿剔樁頭，在載荷試驗中將錨筋直接焊接于錨樁主筋上。在完成其他試驗后，于12月5日重新對S10進行了豎向抗壓靜載試驗。試驗中S1，S8，S10三根預制樁的終止荷載分別為2300 kN，2300 kN，2750 kN，所對應的沉降量分別為40.06 mm，40.12 mm，40.60 mm。三根樁的P—s曲線均有明顯拐點，根據JGJ 106-2003建筑基樁檢測技術規范對單樁豎向抗壓極限承載力確定，三根單樁豎向抗壓靜載試驗所確定的單樁極限承載力見表1。

表1 單樁極限承載力表kN

由于單樁豎向抗壓靜載試驗中，S10進行了兩次加載，其試驗結果有偏差，因此本次試樁中鋼筋混凝土預制樁單樁豎向抗壓極限承載力統計值Qu應取S1，S8中的較低值，故:

Qu=Min(2150，2150)=2150 kN。

所以判定鋼筋混凝土預制樁試樁的單樁極限承載力為2150 kN。

2)單樁承臺豎向抗壓靜載試驗。

本次共完成單樁承臺豎向抗壓靜載試驗2組(CT2，CT3)。CT2，CT3兩組單樁承臺的終止荷載分別為2700 kN，3300 kN，所對應的沉降量分別為42.11 mm，49.08 mm。兩組單樁承臺的P—s曲線均有明顯拐點，根據JGJ 106-2003建筑基樁檢測技術規范對單樁豎向抗壓極限承載力確定兩組單樁承臺豎向抗壓靜載試驗所確定的單樁承臺極限承載力見表2。

表2 單樁承臺極限承載力表kN

單樁承臺極限承載力與單樁極限承載力的對比分析見表3。通過對比認為CT3承臺下地基土提供承載力過大，不符合場地土實際情況，由此推斷認為S9號試樁單樁極限承載力較場地內其他單樁極限承載力高。

表3 單樁承臺極限承載力組成分析表

通過對試驗結果分析表明，單樁承臺的極限承載力大于單樁的極限承載力，可以考慮利用承臺下地基土提供部分承載力，但土體承載力取值不宜過高，建議取值不大于60 kPa。

表4 單樁及承臺豎向承載力特征值及對應沉降表

3)群樁承臺豎向抗壓靜載試驗。

本次共完成群樁承臺豎向抗壓靜載試驗1組(CT1)。當試驗加載至12000 kN時，承臺開始出現裂縫，沉降迅速增大，無法繼續加載，試驗終止。該承臺破壞前一級加載值為10500 kN，所對應的沉降量為10.73 mm。此時試驗的P—s曲線尚無明顯拐點，s—lgt曲線尾部也未出現明顯向下的彎曲。因此判斷此時群樁承臺豎向抗壓靜載試驗尚未達到極限值。根據單樁試驗結果，該場地單樁豎向承載力特征值為1075 kN，則在不考慮承臺對承載力貢獻時，該5樁承臺的豎向承載力特征值應為5375 kN。S1號、S2號單樁、CT1群樁承臺、CT2單樁承臺的特征值及試驗中對應沉降見表4。通過對比可以發現，當達到承載力特征值時，5樁承臺的沉降量明顯小于單樁及單樁承臺的沉降量。