某大型發電廠建筑物地基處理設計

李 勇

(中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司，山西 太原 030001)

?

某大型發電廠建筑物地基處理設計

李 勇

(中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司，山西 太原 030001)

結合某燃煤發電廠的工程地質條件，分析了各建(構)筑物的地基特點，對主要建(構)筑物提出了鋼筋混凝土灌注樁和天然地基相結合的地基處理方案，并對一般附屬建(構)筑物提出了天然地基結合人工地基的處理方案，以達到預期的地基處理效果。

地基處理，灌注樁，灰土擠密樁，強夯法

1 工程概況

本工程本期建設規模為2×350 MW超臨界循環流化床供熱機組，冷卻方式采用空冷，鍋爐采用循環流化床鍋爐，廠址位于晉中市壽陽縣。

2 場地工程地質條件

廠區出露地層主要為第四系全新統及中上更新統松散層，厚度在黃土梁上為40 m～60 m，在沖溝底部一般為5 m～20 m。松散層以沖洪積沉積為主，巖性多為粉土、粉質粘土、砂、卵礫石等，僅在溝谷中零星出露二疊系下統下石盒子組地層。

根據廠區工程地質鉆探、井探和原位測試(標貫、靜力觸探)及室內試驗情況，將場地地基土63.5 m深度范圍內巖土層劃分為5個大層9個亞層。各土層主要物理力學性質指標見表1和表2。

該廠址勘測范圍內僅在溝底處有地下水，水位埋深3.1 m～7.5 m。廠址場地土判別為非液化土層。場地土類型為中硬場地土，場地類別為Ⅱ類。

表1 各土層主要物理力學性質指標推薦值

3 主要建(構)筑物地基處理方案

3.1 主要建(構)筑物地質分析

表2 場地分層地基土極限摩阻力推薦值

鍋爐房區域基礎從地質剖面圖可以看出，部分位于挖方區、部分位于填方區，挖方區基礎以下為④-3層，從承載力特征值和力學性質看可考慮采用天然地基；填方區基礎以下為①層人工素填土，填土厚度14 m左右。考慮到鍋爐基礎位于兩種地貌單元上，對地基穩定性存在影響，且鍋爐荷載較大，故采用樁基礎。煙囪位于填方區，填土厚度14 m左右，采用樁基礎。樁端持力層為⑤層。

3.2 主要建(構)筑物的地基處理方案分析

鋼筋混凝土預制樁在設計和施工方面有成熟可靠的經驗，鋼筋混凝土樁可以在地面上預制，樁身質量易于控制和檢查；加工制作周期短，施工工效高；樁身混凝土的密度大，抗腐蝕性強；在打樁的同時可以擠密地基土，還可以部分消除地基濕陷性。沉樁方式可采用打入法施工，以⑤層泥巖、砂巖互層作為樁端持力層。但由于本工程基巖起伏較大，樁長難以統一，會導致樁長難以控制，且存在較多的化砂巖及泥巖碎屑，夾中砂透鏡體，樁基施工有一定難度，故該方案不適用于本工程實際情況。

采用鉆孔灌注樁有以下優點：

1)施工工藝較簡單，機械化程度高，施工速度快；

2)能同時進行多根樁的施工，工期易控制；

3)含筋率小，經濟指標較好；

4)遇到硬層時，成孔及沉樁較容易；

5)樁長容易控制，適合于持力層埋深變化加大的情況。

3.3 本工程主要建(構)筑物采用的樁基方案

結合本工程的地質條件，采用泥漿護壁旋挖灌注樁方案。本工程樁型挖方區為摩擦樁，填方區考慮填土的負摩阻力，采用端承摩擦樁。樁徑可選擇0.6 m～0.8 m，樁長平均為30 m～36 m，采用泥漿護壁旋挖成孔工藝。結合勘測報告所提供的參數，對各建(構)筑物所對應地段采用0.6 m和0.8 m兩種樁徑承載力進行了估算，估算的承載力完全可以滿足電廠主要建筑的要求，需要注意的是對于填方區的樁基，應考慮填土的負摩阻力對樁承載力的影響，故將樁端應放到⑤層泥巖、砂巖互層上。

4 輔助、附屬建(構)筑物地基處理方案

4.1 輔助生產建筑區域地質分析

根據總圖布置，現階段輔助生產建筑基礎埋深暫按-2.0 m～3.0 m考慮，基底以下各層土的工程特性分析如下:

填方區基礎下為22 m～28 m左右的①層：填土，不滿足采用天然地基的條件，應采用人工地基，結合場地工程地質條件可采用孔內深層強夯灰土擠密樁復合地基或強夯法處理。

4.2 輔助、附屬建(構)筑物地基處理方案分析

填方區基礎下為22 m～28 m左右的①層：填土，不滿足采用天然地基的條件，應采用人工地基，常用的處理人工填土的方法有以下幾種：

1)強夯法。

該法處理回填區，具有效果顯著，設備簡單，施工方便，經濟易行和節省材料等優點，此方法處理軟弱地基效果明顯，可以有效消除地基土的濕陷性，對于濕陷土層或回填土厚度較大的情況可采用分層強夯方法，常用參數為200 t·m～400 t·m，加固深度5 m～8 m。由于本工程回填平整工作已完成，強夯處理一般結合回填工作同時完成，本工程回填厚度超過20 m，必須采用分層強夯方案，同時強夯施工法對于場地周邊建筑物影響較大，存在噪聲振動擾民問題。針對本工程實際情況，深度大于8 m時不推薦采用此方法，基礎底部填土厚度小于8 m的附屬建筑物可以采用強夯法。

2)灰土擠密樁法。

灰土擠密樁適用于地下水位以上的濕陷性黃土、雜填土、素填土地基，可處理深度為5 m～15 m，可整片處理或局部處理。通過沉管或沖擊成孔，孔內填充2∶8灰土，經過振動、夯實等工藝，形成強度較高的樁體，同時也使樁周土體性質得到改善，穿透和加固濕陷土層和軟土，提高地基土的承載力和增大變形模量。它具有施工簡便，使用靈活，造價較低等優點，比較適合處理濕陷土層或回填土厚度較大的地基。灰土樁與強夯法相比，由于不受開挖和回填的限制，處理深度比較大，同時在施工過程中不產生噪聲。對于本工程，填土厚度較大時，灰土擠密樁處理深度達不到要求。

3)孔內深層強夯法灰土樁復合地基。

孔內深層強夯法與灰土擠密樁法的機理是完全相同的，它是以洛陽鏟掏土成孔，填灰土夯擊，通過重錘高動能，超高壓，強擠密，對樁孔填料進行固結和對樁間土進行擠密，形成灰土樁復合地基。處理后的地基承載力高，變形模量大，壓縮變形小，地基剛度均勻。本工程主要以提高回填土質量，減少由于高填方引起的下部天然土層壓縮沉降為主要目的。該法可提高地基承載力，且能減少土方量，減少灰土用量。

本工程填土厚度較大，故孔內深層強夯法灰土樁適合于本工程。

4.3 本工程采用方案及工程量

本工程附屬及輔助生產建筑地基處理應結合具體情況采用有針對性的方案，位于挖方區的采用天然地基或少量換填方案。

對一般附屬建(構)筑物填方區，填土厚度大于8 m時地基處理采用孔內深層強夯灰土擠密樁(成樁材料為2∶8灰土，壓實系數≥0.97，成孔直徑400 mm，成樁直徑650 mm，正方形布樁，樁間距1 000 mm)；填土厚度小于8 m時地基處理采用淺層強夯法；對要求較低的附屬輔助建筑可采用灰土換填處理方法。

5 結語

地基處理方案應優先考慮工期短、造價低、安全可靠的地基處理方案。對擬采用的地基處理方案進行具體的優化比選，以取得更好的經濟效果。

本工程按現有的巖土勘察資料和現場綜合試樁工程原位實驗報告，對主要建(構)筑物地基處理推薦鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，填方區樁端應放到⑤層泥巖、砂巖互層上；挖方區樁端應放到④-5粉土層或者⑤層泥巖、砂巖互層上。對一般附屬(輔助)建筑物，挖方區，結合上部結構的特點，可采用天然地基或換土墊層；填方區，不滿足采用天然地基的條件，應采用人工地基，結合場地工程地質條件并結合上部結構的特點，可采用孔內深層強夯灰土擠密樁復合地基或強夯法，對要求更低的附屬建筑物可采用換填3∶7灰土墊層處理方法。

[1] 鄭 剛,顧小魯.高等基礎工程學[M].北京：機械工業出版社,2007.

[2] JGJ—2014,建筑樁基技術規范[S].

[3] 山西壽陽縣煤矸石綜合利用2×300 MW發電工程巖土工程勘測報告(初步設計階段)[R].太原：山西省電力勘測設計院,2007.

[4] 山西壽陽煤矸石綜合利用2×300 MW發電工程綜合試樁報告[R].太原：山西省電力勘測設計院,2009.

The foundation treatment design of a large power plant building

Li Yong

(ShanxiElectricPowerSurvey&DesignInstituteLimitedCompany,ChinaEnergyConstructionGroup,Taiyuan030001,China)

Combining with the engineering geological conditions of a coal-fired power plant, this paper analyzed the foundation characteristics of each building(structure), proposed the foundation treatment scheme combined the reinforced concrete bored piles and natural foundation to main building(structure), and proposed the treatment scheme combined natural foundation and affiliated foundation to general artificial building(structure), in order to achieve the desired effect of foundation treatment.

foundation treatment, bored pile, lime soil compaction pile, dynamic compaction method

1009-6825(2016)28-0093-03

2016-07-26

李 勇(1984- )，男，碩士，工程師

TU472

A