淺談電力土建工程中推廣復合地基理論在工程中的應用

吳超

（貴州電網公司六盤水供電局）

淺談電力土建工程中推廣復合地基理論在工程中的應用

吳超

（貴州電網公司六盤水供電局）

隨著我國加入WTO，國民經濟迅速提升，電力與普通民眾的生活聯系越來越緊密，各電建施工企業的施工任務都非常繁重，目前電力工程地基對電力工程建設造價控制是影響非常大，因此在電力行業未來發展中地基處理技術將是一個十分重要的課題，本文主要針對電力工程土建地基技術進行分析討論，僅供參考。

電力工程地基技術技術分析

隨著電力市場步入市場經濟化，面對當前激烈的競爭形勢，我國現代化建設的蓬勃發展，電力建設作為主力機組也進入高速發展的時期，電力土建工程建( 構) 筑物高、大、重、深的特點必將更為突出，對地基承載力和變形要求更高，特別是設備及管道對地基差異沉降要求更嚴。今后多數廠址分布在沿海軟土地區、內地山區和其他特種土地基上，不得不采取各種地基處理措施來滿足建設需要。

一、采用變形控制及變形協調方法進行地基設計

地基設計分強度設計和變形計算兩部分，設計強度是可提高也可降低使用的，而建筑物變形值不應大于地基變形的容許值，這是一個非常重要的原則。基礎設計是否合理是根據地基變形結果來檢驗的，這就是變形控制理論的基本思想。電力工程土建設計對地基變形的要求不同于一般工業與民用建筑，其特點是既要滿足結構對地基變形的要求，又要滿足設備及高溫、高壓管道對地基變形的要求。所以，控制好地基的變形，對于電力工程尤為重要。

電力土建工程變形計算還應提高準確度。過去計算沉降誤差太大，是阻礙地基設計按變形控制理論推廣的主要原因，如今由于“規范”沉降計算公式引起的誤差，已由新“規范”通過經驗修正系數調整了。盡管如此，巖土工程師們還有可能忽視沉降計算中以下4 個問題，而產生新的誤差，本文提示如下:

1、計算沉降時要對不同深度分別按其自重應力加上附加應力的應力范圍取Es 值，對于深部土層就要取較大應力范圍內的模量值，其模量值提高了。

2、計算沉降的荷載只考慮標準荷載及準永久荷載( 如煤重) ，而不考慮風、地震等瞬間荷載，所以計算地基承載力與計算變形的荷載組合不同，這一區別往往在設計中被忽視。

3、注重對計算沉降點的地質資料分析，更要注意分析土層分布不均勻性對地基差異沉降帶來的影響。

4、變形計算中應力值是采用附加應力值，因自重應力隨深度增大是自然形成的，不產生沉降量。

二、巖土工程一體化

巖土工程作為近代科學在國際上僅( 30 ～ 40) 年時間，我國引入巖土工程僅10 多年時間。在電力土建工程中巖土工程地位也非常重要，目前電力系統巖土專業將勘察、設計、試驗、監理、監測、施工分為勘察、設計、施工、科研四部分，但沒有電力系統巖土科研和施工專業隊伍。我國每年要對巖土工程投資近10 億元，因此電力工程建立一體化巖土工程機構是很重要的。

巖土工程是一門綜合性很強的科學，在理論和方法上需要工程地

質學、巖石力學、土力學、結構力學、土工試驗、工程機械多學科的相互滲透; 在工程實踐中需要勘察、設計、施工、監測、監理、科研等各方面的密切配合。根據國際經驗和我國電力現代化建設的需要，巖土工程應盡快成立2 種類型的機構。一是咨詢機構，承擔巖土工程勘察、設計、監測、監理、科研等工作; 二是建立綜合性巖土工程施工公司，來滿足我國正在逐漸形成的社會主義市場經濟的需要，這對節約投資、控制工程造價是一項具有實際意義的舉措。

三、推廣復合地基理論在工程中的應用

復合地基理論是近10 年來在國內外發展起來的新的地基理論。其設計思想是先充分發揮樁間土的承載力，不足的部分由樁來承擔。其方法是在樁基的頂部加1 層砂性土褥墊，它比不加褥墊的地基，樁間土的承載力發揮從20%提高到90%以上，這就解決了長期以來樁基理論中樁間土承載力取多少的爭論，解決了以往“規范”中規定剛性樁基、樁間土承載力不考慮而造成很大浪費的問題。作者在邯鄲電廠進行了有、無褥墊水泥攪拌樁對比試驗，單樁復合地基承載力從160 kN/m2 提高到240 kN/m2，獲得意想不到的效果。為什么加了褥墊后復合地基承載力能提高這么多呢? 原因有4 點:

1、保證樁、土共同承擔荷載。由于樁的模量高于樁間土，樁產生的沉降量比樁間土小，設置褥墊在壓密過程中樁刺入墊層，將上部荷載傳到樁和樁間土上，此時樁間土承載力超前發揮而樁的承載力滯后發揮。

2、一定厚度的墊層可調整樁、土荷載分擔比。試驗表明，當墊層厚度大于10cm 時可確保樁間土承載力超前發揮。

3、墊層厚度調整可使樁、土水平荷載分擔變化。當墊層厚度較大時，作用在樁頂和樁間土表面的應力相差不大，樁頂受的剪力僅占基礎總面積被置換的那部分，所以樁頂承擔水平力很小，水平荷載主要由樁間土來承擔，基礎與褥墊材料之間的摩擦系數一般在0.25～0.45 之間，故比天然地基抵抗水平力的能力更強。

4、減少基礎底面的應力集中。試驗表明，墊層厚度大于10cm 時樁使基礎應力集中變得很小。

總之，墊層作用對剛、柔性樁復合地基具有普遍意義，對節省樁基工程投資有顯著的效果。

四、合理應用地基承載力使用值

有些巖土工程師不能合理應用地基承載力，造成工程較大的浪費和出現一些不必要的風險。地基承載力分基本值、標準值、設計值、使用值，他們之間有著密切的關系。地基承載力基本值系指現場原位測試，如單個荷載試驗所確定的承載力值。當3 個荷載試驗地基承載力基本值的極差不超過30% 時，3 個基本值的平均值為地基承載力的標準值。當設計某具體工程的某項基礎時，其地基承載力標準值經過基礎寬度和基礎埋置深度修正后，確定的地基承載力為設計值。當設計值通過變形計算后，其計算變形值比容許變形值偏大或偏小，此時應把地基承載力的設計值降低或提高，即為地基承載力的使用值。

應當指出，計算的承載力不超過地基承載力設計值，不等于說把地基承載力用足，究竟用多少要根據地基變形計算結果來確定。當變形計算結果遠小于變形的容許值，地基的承載力使用值可以超過設計值使用，但超過的值不宜太大，應滿足國家“地基規范”按抗剪強度指標確定的地基承載力; 當變形計算結果大于變形的容許值，地基承載力設計值應降低使用。所以，同一地基的地基承載力設計值是不同的，使用值也是不同的，合理使用地基承載力是一個非常重要的設計指導原則。

五、人工地基樁型的選擇

任何一種人工地基都不是萬能的，因此同一種地基處理應做多方案的人工地基技術經濟比較。

1、天然地基與人工地基的界限。火電廠地基是否需要處理，主要取決于主廠房BC 列沉降計算結果，當計算變形值在(15～20)cm以內，而且在壓縮層范圍內土層較均勻時應優先采用天然地基方案。在基礎底面(10～15)m 以下有低壓縮性的下臥土層時，應進行人工地基與天然地基的比較。實踐證明，上述情況采用人工地基短樁處理比天然地基又快、又省、又好。

2、人工地基處理深度選定。總的設計思想是以變形控制為原則。當大型電廠主廠房計算變形值超過15cm 時應進行人工地基處理，而處理深度不要太深，使變形值減少到0 是沒有必要的，投資也太大，是浪費的。合理的地基處理深度是經地基處理后的地基計算變形值仍留有( 5～8)cm。這個設計指導原則的推廣對減少樁基工程投資是有現實意義的。

六、結語

綜合所析，我們可以看出，地基處理技術是一門實踐性很強的應用技術，近30 多年來，我國在電力建設中的地基處理、巖土工程方面已取得了巨大成就，從國外引進的地基處理技術得到迅速發展。為今后電力工程在地基技術的運用和發展上起到推動作用。

TU974

1674-3954（2011）03-0328-01