火電廠鍋爐房箱型基礎(chǔ)與筏板基礎(chǔ)的區(qū)別及施工要點

摘 要：箱型基礎(chǔ)具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)特征，較大的承載能力，適合作為各種地質(zhì)條件復(fù)雜、上部荷載大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑物基礎(chǔ)。文章結(jié)合某1000MW火電機(jī)組鍋爐箱型基礎(chǔ)施工，介紹了箱型基礎(chǔ)與筏板基礎(chǔ)的不同之處和箱型基礎(chǔ)施工要點。

關(guān)鍵詞：火電廠；箱型基礎(chǔ)；筏板基礎(chǔ)；區(qū)別；施工要點

1 箱型基礎(chǔ)與筏板基礎(chǔ)的區(qū)別

鍋爐基礎(chǔ)選型直接關(guān)系到工程造價、施工難度和工期，因此應(yīng)認(rèn)真研究場地巖土性質(zhì)和上部結(jié)構(gòu)特點，通過綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。基礎(chǔ)選型應(yīng)因地制宜，除基礎(chǔ)應(yīng)滿足現(xiàn)行規(guī)范允許的沉降量和沉降差的限值外，整體結(jié)構(gòu)應(yīng)符合規(guī)范對強度、剛度和延性的要求，選用箱型基礎(chǔ)或筏板基礎(chǔ)都不是絕對的，安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理才是基礎(chǔ)選型的標(biāo)準(zhǔn)。

1.1 定義及適用范圍的區(qū)別

將建筑物基礎(chǔ)做成整塊鋼筋混凝土基礎(chǔ)，成為滿堂基礎(chǔ)。按構(gòu)造分為伐形基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)兩種。

筏板基礎(chǔ)是將部分或整個建筑范圍的基礎(chǔ)連在一起，其形式猶如倒置的樓板，又似筏子，故稱為筏板基礎(chǔ)，適用于地質(zhì)條件差、上部荷載大的建筑物，基礎(chǔ)埋深較淺。筏板基礎(chǔ)根據(jù)是否有梁可分為平板式和梁板式兩種。火電廠鍋爐基礎(chǔ)基本都是平板式筏板基礎(chǔ)，采用預(yù)制砼管樁進(jìn)行地基處理。

箱型基礎(chǔ)是由鋼筋混凝土的底板、頂板、外墻和內(nèi)隔墻組成的有一定高度的整體空間結(jié)構(gòu)，適用于軟弱地基上的高層、重型或?qū)Σ痪鶆虺两涤袊?yán)格要求的建筑物，埋深大。可在天然地基上直接施工。

1.2 承載力

與筏形基礎(chǔ)相比，箱型基礎(chǔ)有更大的抗彎剛度，與建筑物上部結(jié)構(gòu)相連，加強了建筑物的整體剛度，調(diào)整和均衡傳遞給地基的上部結(jié)構(gòu)荷載，減少荷載差異和地基不均勻造成的建筑物不均勻沉降。該類基礎(chǔ)一般埋深較大，可提高地基的承載力，增大基礎(chǔ)抗水平滑動的穩(wěn)定性，并可利用地基補償作用減小基底附加應(yīng)力，基礎(chǔ)上回填土少，從而使開挖卸去的部分土重抵償了上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載。從而基本上消除了因地基變形而使建筑物開裂的可能性。因此，與一般實體基礎(chǔ)相比，它能顯著減小基底壓力，降低基礎(chǔ)沉降量。此外，還有較好的抗震性能。

1.3 工程量及工程造價的區(qū)別

根據(jù)工程實例進(jìn)行比較，泰州某1000MW機(jī)組火電廠鍋爐基礎(chǔ)采用筏板基礎(chǔ)形式，連云港同類型某機(jī)組采用箱型基礎(chǔ)形式。筏板基礎(chǔ)工程量：鋼筋990t，C30砼7700m3，模板700m2，土方開挖量16000m3；箱型基礎(chǔ)工程量：鋼筋1652t，C50砼5858m3，模板7800m2，土方開挖量23000m3，頂板支撐型鋼49t，壓型鋼板1200m2。通過計算比較來看箱型基礎(chǔ)造價還要略高280萬左右，在兩種基礎(chǔ)形式都適用的地質(zhì)條件下選用筏板基礎(chǔ)的造價略低。以上結(jié)論只是對兩個工程的簡單對比，具體項目要根據(jù)基礎(chǔ)埋深、上部荷載、地質(zhì)條件等因素綜合評價。

1.4 施工難度、工期的區(qū)別

從工程量的比較可以看出箱型基礎(chǔ)模板量、鋼筋量比筏板基礎(chǔ)大得多，砼量雖然略小，但要分底板、板墻、頂板三次澆筑，難度大。箱型基礎(chǔ)板墻將基礎(chǔ)分隔成若干4～5m邊長的格子，板墻厚度一般在400mm～700mm之間，底板、頂板厚度一般在500mm～700mm之間。格子空間小、底板與板墻連接部位加掖角、底板板墻頂板厚度小、鋼筋密，鋼筋、模板包括砼施工難度大、效率低。筏板基礎(chǔ)相對簡單很多，底板鋼筋綁扎空間大，只需安裝外墻模板，砼一次澆筑成型。另外箱型基礎(chǔ)還比筏板基礎(chǔ)多出兩道工序，即頂板的支撐鋼梁安裝和壓型鋼板鋪設(shè)。筏板基礎(chǔ)施工周期一般在20天～1個月之內(nèi)，而箱型基礎(chǔ)施工周期要達(dá)到2個月～3個月左右。

1.5 施工方案的區(qū)別

筏板基礎(chǔ)施工工序：墊層澆筑——鋼筋綁扎——外墻模板安裝——筏板砼澆筑——短柱鋼筋模板砼施工——模板拆除——回填土。

箱型基礎(chǔ)施工工序：墊層澆筑——底板鋼筋綁扎——底板模板安裝——底板砼澆筑——底板拆模——施工縫處理、板墻腳手架搭設(shè)——板墻鋼筋綁扎——板墻模板安裝——板墻砼澆筑——板墻模板、腳手架拆除、格子內(nèi)對拉螺栓孔修補、清理干凈——頂板支撐鋼梁安裝——壓型鋼板鋪設(shè)——頂板鋼筋綁扎——頂板外模安裝——頂板砼澆筑——頂板短柱、支墩施工——模板拆除——回填土。

相對于筏板基礎(chǔ)箱型基礎(chǔ)施工工序多，比較復(fù)雜。

2 箱型基礎(chǔ)的施工要點

如連云港某1000MW機(jī)組鍋爐房箱型基礎(chǔ)的施工，基礎(chǔ)邊長：43.4m*41.5m，高度6.5m，C50抗?jié)B抗凍砼，天然地基。鍋爐為塔式鍋爐。

2.1 土方開挖及墊層施工要點

箱型基礎(chǔ)多坐落在天然地基上，基坑被水浸泡、機(jī)械擾動、松散浮土、爛泥清理不干凈會嚴(yán)重影響地基承載力。因此土方開挖、清基、基坑排水、驗槽工作極其重要。（1）基坑開挖時，若地下水位較高，應(yīng)采取明溝排水、人工降水等措施，使地下水位降至基坑底下不少于500mm，保證基坑在無水情況下進(jìn)行開挖和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工；（2）箱型基礎(chǔ)板墻較高，要留出足夠的工作面搭設(shè)外排架和開挖排水溝，一般為1.5m～2m。排水溝離基礎(chǔ)太近會將地基泡軟；（3）開挖基坑應(yīng)注意保持基坑底土的原狀結(jié)構(gòu)，盡量不要擾動。當(dāng)采用機(jī)械開挖基坑時，在基坑底面設(shè)計標(biāo)高以上保留200～400mm厚的土層，采用人工挖除并清理平整。如不能立即進(jìn)行下道工序施工，應(yīng)預(yù)留100～200mm厚土層，在下道工序施工前挖除，以防止地基土被擾動；（4）天然地基必須進(jìn)行承載力靜載試驗；（5）驗槽時勘察設(shè)計人員必須參加，確認(rèn)土質(zhì)是否和地勘報告相符；（6）在基坑驗槽后，應(yīng)立即澆筑墊層。墊層表面要進(jìn)行二次壓光，表面光滑可減少與底板之間的摩擦力，從而減小對底板變形的約束力，控制溫度裂縫的出現(xiàn)。

2.2 鋼筋施工要點

鋼筋加工前仔細(xì)研究圖紙，確定鋼筋綁扎順序，對于無法施工或難度大的部位提前提出解決方案，通過與設(shè)計院聯(lián)系或在圖紙會審時優(yōu)化鋼筋設(shè)計方案。要注意以下幾點：

2.2.1 板墻的箍筋

板墻箍筋設(shè)計為封閉箍筋形式，如圖1。底板鋼筋綁扎前要將所有箍筋綁扎固定好，底板和板墻主筋只能從一側(cè)逐根穿入，難度大、速度慢，而且箍筋密，直螺紋接頭擰緊施工操作空間狹小，難以保證連接質(zhì)量。解決方案：可將封閉箍筋改為開口箍筋，將箍筋分為上下兩部分，采用搭接方式連接。要保證滿足抗震錨固長度的要求和接頭百分率≥50%的要求。綁扎鋼筋順序：下半部開口箍——板墻下部主筋——底板、板墻澆筑后綁扎板墻上部主筋——上半部開口箍安裝。鋼筋依次綁扎，施工難度低、速度快、保證了直螺紋連接施工質(zhì)量。

2.2.2 頂板、頂板鋼筋

頂板、底板鋼筋設(shè)計圖紙見圖2，頂板一個方向有4根主筋，底板一個方向有兩根主筋，另外兩根為加強筋（不沿底板通長布置），鋼筋接頭采用直螺紋連接接頭。這樣一來存在幾個問題：（1）鋼筋端部有錨固彎頭，鋼筋直徑28mm，相互錯開的話至少要120mm，板墻主筋就沒有位置綁扎了；（2）直螺紋接頭施工需要轉(zhuǎn)動鋼筋擰緊套筒，轉(zhuǎn)動端部鋼筋時，端部彎頭相互碰撞制約鋼筋轉(zhuǎn)動，接頭不能被擰緊。解決方案：如圖3所示：（1）將底板加厚增加承載力（由500mm改為700mm），取消加強筋，同一方向變?yōu)閮筛鹘睿唬?）由于頂板受力大，鋼筋都是通長布置的，不能減少鋼筋。采用頂板邊沿懸挑300mm，增加了水平筋的錨固長度，所以下部鋼筋彎頭可以取消。解決了彎頭錯位和鋼筋轉(zhuǎn)動問題。以上兩個問題要提前考慮，在鋼筋綁扎時再發(fā)現(xiàn)問題將會造成已加工鋼筋的浪費或重新處理，增加成本、影響工期。

圖2 頂板、底板變更前鋼筋圖 圖3 頂板、底板變更后鋼筋圖

2.2.3 鋼筋骨架

鋼筋骨架可利用底板最下層和最上層鋼筋，減少措施用筋量，如圖4所示，把最下層鋼筋上調(diào)作為骨架下弦。骨架沿底板通長布置，間距2m左右。上下弦之間用短鋼筋支撐保證足夠的剛度，間距1m左右。骨架側(cè)面加斜支撐，以增強穩(wěn)定性。由于利用主筋作為骨架的上下弦，骨架縱向連接要按照主筋連接要求等強連接。安裝骨架時考慮好鋼筋安裝順序，骨架下弦下面的鋼筋要先安裝完，骨架下弦以上的鋼筋不能先安裝。若順序顛倒骨架或主筋都將無法安裝。

圖4 鋼筋骨架圖

2.3 施工縫留置處理要點

箱型基礎(chǔ)砼結(jié)構(gòu)施工分底板、內(nèi)外墻和頂板三部分進(jìn)行。板墻應(yīng)在底板面上部300～500mm范圍內(nèi)留置施工縫，有掖角的留在其上表面，和頂板間施工縫位置要根據(jù)板墻上部主筋位置和頂板支撐鋼梁位置綜合考慮進(jìn)行定位，一般設(shè)在板墻上層主筋及鋼梁下方，不留置垂直施工縫。外墻施工縫中部設(shè)鋼板止水帶，內(nèi)墻的水平施工縫做成平縫即可。在繼續(xù)澆筑混凝土前將施工縫表面松散石子和浮漿清理干凈，止水板表面砼漿應(yīng)在底板澆筑后及時用抹布或鋼絲刷進(jìn)行清理，干燥后難以清理。施工縫應(yīng)提前24h澆水濕潤，澆筑混凝土前用砼同配比砂漿接漿20cm左右，防止?fàn)€根。

2.4 模板施工要點

箱型基礎(chǔ)模板工程量主要集中在板墻，模板承受砼側(cè)壓力，要點是防止脹模和炸模。選擇最不利受力點也就是板墻最厚處設(shè)計、驗算模板加固系統(tǒng)。本工程最厚板墻2m，墻高4.75m，對拉螺栓選擇Φ14圓鋼@500，中間加止水環(huán)，模板為12mm厚夾層板。模板下部受力最大，最下方兩排對拉螺栓要進(jìn)行加密，@300mm，下方三排對拉螺栓用雙螺母加強。外墻外側(cè)加斜向支撐撐在邊坡上對外模進(jìn)行加固，靠近模板底部的支撐接近水平，支撐長度超過2m時應(yīng)在中間加立桿增加其穩(wěn)定性。內(nèi)墻組成的格子內(nèi)將排架四面加短鋼管撐在模板背楞上增加模板抗側(cè)壓能力。

2.5 頂板支撐鋼梁施工要點

箱型基礎(chǔ)施工完成后內(nèi)部是完全封閉的，如果采用腳手架加模板的支撐系統(tǒng)頂板澆筑完成后將無法拆除，采用頂板支撐鋼梁加壓型鋼板系統(tǒng)可以規(guī)避這一問題。實際上頂板支撐鋼梁和壓型鋼板系統(tǒng)只是作為頂板的施工措施，頂板砼強度達(dá)到設(shè)計要求后該系統(tǒng)將不再受力。需要注意：（1）頂板支撐鋼梁和壓型鋼板必須要有設(shè)計院正式圖紙，否則結(jié)算時是算不到的；（2）施工縫章節(jié)也說到了板墻上部施工縫留置要考慮到鋼梁的位置，實際上鋼梁規(guī)格不一，梁底有高低。而施工縫要留在同一平面上，要注意在板墻上留好缺口用來安裝鋼梁；（3）鋼梁的規(guī)格可根據(jù)庫存型鋼進(jìn)行調(diào)整，但需要滿足受力要求和辦理變更手續(xù)。必要時可做靜載試驗檢驗抗彎性能。設(shè)計會有鋼梁防腐要求，考慮到鋼梁只起到澆筑支撐作用，并非永久受力結(jié)構(gòu)，鋼梁防腐也可以省掉；（4）一定要先安裝鋼梁再綁扎板墻上部主筋，相碰時在鋼梁上開孔穿過鋼筋。

2.6 砼施工要點

2.6.1 砼原材料、配合比

對于厚度超過50cm、長度超過40m的鋼筋混凝土箱型基礎(chǔ)底板施工，由于基礎(chǔ)的體積大，水泥用量多，混凝土澆筑后，由于水化熱積蓄造成內(nèi)部升溫。在降溫期間，受外部地基的約束作用，會產(chǎn)生較大的溫度收縮應(yīng)力，有可能導(dǎo)致箱型基礎(chǔ)產(chǎn)生深進(jìn)或貫穿性裂縫，影響結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的整體性、持久強度和防水性能。因此，在混凝土澆筑前，應(yīng)對大體積混凝土箱型基礎(chǔ)進(jìn)行必要的裂縫控制施工計算，估算混凝土澆筑后基礎(chǔ)內(nèi)部可能出現(xiàn)的最大水化熱絕熱升溫值、降溫差和混凝土溫度收縮應(yīng)力，以便在施工中采取有效的技術(shù)措施。

為減少箱型基礎(chǔ)底板體積變形引起的收縮裂縫，常用措施有： （1）用低水化熱水泥和盡量減少水泥用量；（2）盡量減少用水量，提高混凝土強度；（3）選用熱膨脹系數(shù)低的骨料，減小熱變形；（4）預(yù)冷原材料；（5）合理分縫、分塊，減輕約束；（6）在混凝土中埋冷卻水管；（7）表面絕熱，調(diào)節(jié)表面溫度的下降速率等。

箱型基礎(chǔ)面積大、板墻縱橫交錯，澆筑砼時上下層間隔時間相對較長，為了避免出現(xiàn)冷縫，要根據(jù)氣溫等條件調(diào)整砼初凝時間，一般控制在4～5h左右。

2.6.2 砼澆筑

砼澆筑前要根據(jù)砼初凝時間、攪拌樓的距離、澆筑速度計算泵車數(shù)量、攪拌運輸車數(shù)量，配備好澆筑班組。保證砼能夠供料及時、連續(xù)澆筑、不產(chǎn)生冷縫。攪拌樓還需有至少一臺備用懸臂泵，防止機(jī)械損壞或堵管等意外情況出現(xiàn)影響砼澆筑質(zhì)量。

底板沿長方向分2～3個區(qū)，由一端向另一端斜向分層澆筑，每層厚25～30cm，分層用插入式振搗器振搗密實，同時應(yīng)注意各區(qū)、組搭接處的振搗，防止漏振，每層應(yīng)在砼初凝時間內(nèi)澆筑完成，以保證混凝土的整體性和強度，提高抗裂性。

墻體澆筑是箱型基礎(chǔ)砼澆筑的難點、重點。對于較小的箱型基礎(chǔ)，泵車懸臂可以覆蓋整個基礎(chǔ)時，外墻澆筑可采取分層分段法澆筑，即外墻沿周邊分成若干段，一般分為3～4個小組，繞周長循環(huán)轉(zhuǎn)圈進(jìn)行，周而復(fù)始，直至外墻體澆筑完成。本法減少混凝土澆筑時對模板產(chǎn)生的側(cè)壓力，各小組循環(huán)遞進(jìn)，有利于提高功效。當(dāng)墻體較長，工程量大時上述方法將會產(chǎn)生冷縫，可采取分段分層一次澆筑法，即由3個澆筑小組從一個邊的外墻開始，對應(yīng)向后延伸澆筑。本法每組有固定的施工段，有利于提高澆筑質(zhì)量。但混凝土一次澆筑到墻體全高，模板側(cè)壓力大，要求模板牢固。

板墻縱橫交錯，從一個邊的外墻下料，砼會流入交錯的板墻。橫向外墻分段分層的同時，縱向板墻又在斜向分層，砼到內(nèi)墻交叉處時又流入橫向內(nèi)墻。砼流淌面大，覆蓋及振搗難度大。澆筑是要配備充足的泵車和振搗手，本工程使用了三臺泵車，兩側(cè)各一臺懸臂泵，中間一臺地泵。每臺懸臂泵負(fù)責(zé)4跨，地泵負(fù)責(zé)2跨。振搗手每班三組，每組15人，劃分固定工作段。

此外由于板墻較高，還要控制好下料速度和振搗時間，安排專人看模。

2.6.3 砼養(yǎng)護(hù)

箱型基礎(chǔ)混凝土養(yǎng)護(hù)重點在于底板和頂板的養(yǎng)護(hù)，底板和頂板面積大，受外部環(huán)境影響大。養(yǎng)護(hù)不到位表面出現(xiàn)干縮裂縫，嚴(yán)重的會出現(xiàn)貫穿裂縫嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)受力性能。所以砼養(yǎng)護(hù)也是砼施工的重要一環(huán)，不能忽視。要注意養(yǎng)護(hù)的及時性，不要等到全部澆筑完成再進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，已澆好部分具備條件的要及時覆蓋養(yǎng)護(hù)材料。氣溫高覆蓋塑料薄膜保濕養(yǎng)護(hù)，氣溫低再加蓋養(yǎng)護(hù)毛毯。重點檢查砼表面是否有凝結(jié)水，如果沒有要根據(jù)氣溫情況采取補水和增加覆蓋保溫措施。

3 結(jié)束語

筏板基礎(chǔ)與箱型基礎(chǔ)是目前常用于鍋爐基礎(chǔ)的兩種形式。兩者有相似之處，又有區(qū)別，所以對兩者的研究十分重要，更重要的是把兩者的不同之處區(qū)別開來，才能將其運用到實際工作中去。本文根據(jù)工程實例對箱型基礎(chǔ)施工過程中容易出現(xiàn)的問題及需要注意的事項進(jìn)行了總結(jié)，希望能夠給大家提供有價值的參考。

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