某電廠投標(biāo)階段主廠房地基處理方案的選擇

【摘要】為使地基處理做到安全適用，經(jīng)濟(jì)合理，進(jìn)行方案比選和優(yōu)化是非常必要的。本文結(jié)合工程實(shí)例對主廠房區(qū)域工程地質(zhì)情況的土層分布、各土層物理特性做介紹，根據(jù)主廠房框架柱荷重及基礎(chǔ)埋深，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)對兩種均可行的地基處理進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，以期達(dá)到最優(yōu)。

【關(guān)鍵詞】電廠； 主廠房 ；地基；處理；比選

1.工程概況

本項(xiàng)目位于邢臺某化工園區(qū)。一期工程新建3×240 t/h高溫高壓循環(huán)硫化床鍋爐，配2×25 MW背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組，同步建設(shè)煙氣脫硫、脫硝裝置，留有再擴(kuò)建的條件。

在建廠區(qū)布置了主廠房，爐后建筑，煙囪以及輸煤系統(tǒng)，燃油系統(tǒng)，除灰系統(tǒng)，化學(xué)水處理系統(tǒng)，水循環(huán)系統(tǒng)和變電系統(tǒng)。

1.1 工程地質(zhì)條件

1.1.1場地條件

（1） 擬建場地位于中朝準(zhǔn)地臺的次級構(gòu)造華北斷坳中臨清臺陷的新河斷凸內(nèi)，屬于構(gòu)造相對穩(wěn)定區(qū)。

（2） 場地?zé)o滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)作用，為可進(jìn)行建設(shè)的一般場地。

（3） 擬建場地抗震設(shè)防烈度為8度（安評結(jié)論），設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.21，特征周期值為0.45 s。場地土類別為中軟土，建設(shè)場地類別為Ⅲ類，適宜該項(xiàng)目的建設(shè)。

（4） 場地標(biāo)準(zhǔn)凍深為0.6 m。

1.1.2 地基巖土

根據(jù)勘察報(bào)告，擬建廠區(qū)地基土層的性質(zhì)由上而下分述如下：

①耕土層：雜色，多農(nóng)作物根屑、碎磚屑等，層厚0.3～0.4 m。

②黃土狀粉土層：褐黃色，濕，稍密，中壓縮性，干強(qiáng)度低，韌性低；層厚0.3～1.6m。

③黃土狀粉質(zhì)粘土層：黃褐色，可塑，中-高壓縮性，干強(qiáng)度中等，韌性中等；層厚0.2～1.5 m。

④黃土狀粉土層：褐黃色，稍濕-濕，稍密-中密-密實(shí)，中壓縮性，干強(qiáng)度低，韌性低；層厚3.5～7.4 m。

⑤淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層：褐灰色-灰色，可塑-軟塑，中壓縮性，干強(qiáng)度中等，韌性中等；層厚0.5～4.3 m。

⑥粉質(zhì)粘土層：黃褐色，可塑，中壓縮性，干強(qiáng)度中等，韌性中等；層厚4.5～7.5 m。

⑦粉土層：褐黃色，稍濕-濕，密實(shí)，中-低壓縮性，干強(qiáng)度低，韌性低；層厚0.9～5.4 m。

⑦-1粉砂層：為⑦粉土層的夾層，灰白色，稍濕，稍密，以石英、長石為主，夾粉土團(tuán)塊；層厚0.5～2.3 m。

⑧粉質(zhì)粘土層：黃褐色，堅(jiān)硬-硬塑-可塑，中壓縮性，干強(qiáng)度中-高，韌性中-高；本層未揭穿，最大揭露層厚11.4 m。

⑧-1粉土層：為⑧粉質(zhì)粘土層的夾層，灰白色，濕，中密，以石英、長石為主，夾粉土團(tuán)塊兒，本層土局部出露，最大揭露層厚2.9 m。

⑧-2粉砂層：為⑧粉質(zhì)粘土層的夾層，灰白色，稍濕，稍密，以石英、長石為主，夾粉土團(tuán)塊。本層土只在局部有出露，最大揭露層厚2.6 m。

1.1.3 地下水條件

擬建場地地下水類型為第四系潛水，其中用于生活及農(nóng)業(yè)灌溉的地下水埋深大于30 m，本次勘察深度內(nèi)未發(fā)現(xiàn)該層水。

2.主廠房地基處理方案的選擇

2.1 主廠房布置及結(jié)構(gòu)型式

根據(jù)工藝專業(yè)布置的需要。主廠房由汽機(jī)間、除氧煤倉間、鍋爐間組成。汽機(jī)間跨度為21 m，屋頂標(biāo)高約為22 m，除氧煤倉間跨度為11 m，屋頂標(biāo)高為33.2 m，其間設(shè)4.5 m、8 m（運(yùn)轉(zhuǎn)層）、12.5 m、16.5 m、28 m樓層，屋面局部突出部分屋面標(biāo)高40 m。鍋爐為露天布置，8 m運(yùn)轉(zhuǎn)層及以下為鋼筋混凝土樓板和維護(hù)結(jié)構(gòu)封閉。

主廠房橫向受力體系為框排架結(jié)構(gòu)，縱向?yàn)榭蚣芸拐饓Y(jié)構(gòu)。梁、板、柱、基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。汽機(jī)間屋面采用鋼屋架壓型鋼板輕型屋面

經(jīng)初步核算，汽機(jī)間（A—B軸）A軸柱最大單柱荷載約為3500 KN，B軸柱最大單柱荷載約為13000 KN。除氧煤倉間（B—C軸）C軸柱單柱最大荷載約為9000 KN。鍋爐設(shè)備單爐最大重量約為27000 KN。

2.2 樁端持力層的選擇及樁長的確定

（1） 主廠房基礎(chǔ)埋深4.5 m。基礎(chǔ)置于第4層粉土層中。本層地基承載力為120 KPa，由于廠房高，單柱荷載大，這樣的地基承載力不能滿足主廠房基礎(chǔ)的合理設(shè)計(jì)，且其下的第5層淤泥質(zhì)黏土層，層厚0.5～4.3 m，壓縮系數(shù)0.53，為高壓縮性土層。無論是地基承載力還是變形都不能滿足主廠房結(jié)構(gòu)的要求。因此，主廠房地基不能采用天然地基，應(yīng)進(jìn)行地基處理。采用人工地基。

（2） 采用人工地基進(jìn)行地基處理，我們認(rèn)為，所采用的處理方法應(yīng)符合經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可靠、土層適宜和施工可行的原則。也就是說要取得最好的加固效果和最低的投資。

本場地的地質(zhì)條件，從巖土特性，土層分布、構(gòu)造簡單看，適于多種地基處理方法進(jìn)行處理。我們擬選用長螺旋鉆孔泵壓混凝土灌注樁（又稱CFG樁），振沖碎石樁進(jìn)行比選，擇優(yōu)推薦。

（3） 我們根據(jù)本廠區(qū)的地質(zhì)條件，土層分布，巖土特性，選取有代表性的地質(zhì)剖面來確定樁端持力層和樁長。

在地質(zhì)剖面圖中可以看出：

a. 樁端置于第6層中的樁長約10 m，樁徑φ400，樁距1.5 m。經(jīng)核算單樁承載力約為320 k N，這個數(shù)值偏低，基礎(chǔ)工程量加大，突顯不出地基處理的效果。

b. 樁端置于第7層中，這個粉土層層頂標(biāo)高，特別是層低標(biāo)高起伏太大（層頂埋深13.7～20.8 m，層底埋深15.7～23 m）樁端位置和樁長極難掌控，所以不能將樁端置于此層中。

c. 樁端置于第8層，此層比較穩(wěn)定，地基強(qiáng)度高，是理想的樁端持力層，勘察報(bào)告也推薦此層作為樁端持力層，樁長20 m，經(jīng)核算，單樁承載力約為665 KN，復(fù)合地基承載力約為385 KPa。

2.3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

采用兩種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的地基處理方法進(jìn)行處理必選：

（1） 長螺旋鉆孔泵壓混凝土灌注樁，樁徑φ400，樁長20 m，樁距1.5 m，單樁承載力確定：計(jì)算公式如下

經(jīng)核算：單樁承載力約為665 K N，單樁復(fù)合地基承載力約為385 KPa。

（2） 振沖碎石樁，樁徑φ900，樁長15 m，樁距2 m

單樁復(fù)合地基承載力估算公式：

m—面積置換率為0.184，

n—樁土應(yīng)力比2～4

估算結(jié)果fspk=164～186 KPa

從以往的經(jīng)驗(yàn)估計(jì)fspk提高到200 KPa是可以達(dá)到的。

（3） 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見表

2.4 推薦意見

通過對兩個地基處理方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。我們推薦長螺旋鉆孔泵壓混凝土灌注樁（CFG樁）作為主廠房及全廠主要建（構(gòu)）筑物地基加固的樁型。

參考文獻(xiàn)：

[1]JGJ79-2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范.北京：中國建筑工業(yè)出版社

[2]DL/T5024-2005，電力工程地基處理技術(shù)規(guī)范.北京：中國電力出版社