委內(nèi)瑞拉中央電廠6#機(jī)樁基方案與成樁工藝探討

陳保家

一、工程概況

委內(nèi)瑞拉中央電廠是委內(nèi)瑞拉目前最大的火力發(fā)電廠(重油)，現(xiàn)有5臺(tái)400MW等級(jí)機(jī)組，本期擬在原5號(hào)機(jī)組南側(cè)擴(kuò)建一臺(tái)600MW機(jī)組(即6號(hào)機(jī)組)。該電廠通過El Isiro (Edo. Falcón)， Cabudare (Edo. Lara) 和la Arenosa(Edo. Carabobo)等變電站向全國(guó)供電。

二、工程場(chǎng)地巖土工程條件

1. 地形地貌

工程場(chǎng)地位于莫龍河灣與三沖河沖積平原相接地帶，南部與Seaboard山脈相連，北鄰加勒比海，屬海岸平原地貌，其原始地面緩緩傾向大海。擬建場(chǎng)地現(xiàn)已整平，地形平坦，一般地面標(biāo)高2.24～4.76m。

2. 地基巖土構(gòu)成

根據(jù)本項(xiàng)目巖土工程勘測(cè)報(bào)告（施工圖設(shè)計(jì)階段，編號(hào)40-F6251S-G0101-01），勘探深度范圍內(nèi)揭露出的地基巖土層由上而下分述于下：

（1）層雜填土，結(jié)構(gòu)較松散；（2）層珊瑚礁，中等風(fēng)化狀，局部間夾薄層粉砂；（3）層粉砂，根據(jù)該層密實(shí)程度的差異，將其劃分為3個(gè)亞層，即（3-1）層，飽和、松散～稍密。（3-2）層，飽和、中密。（3-3）層，飽和、密實(shí)。總體上看，此3個(gè)亞層交替分布；（4）層粘土,濕、可塑狀態(tài)；（5）層粉土,根據(jù)該層密實(shí)程度的差異，將其劃分為2個(gè)亞層，即（5-1）層，飽和、稍密和（5-2）層，飽和、中密；（6）層中粗砂,飽和、密實(shí)；（7）層粉細(xì)砂,飽和、密實(shí)；（8）層粉質(zhì)粘土,稍濕、堅(jiān)硬狀態(tài)；（9）層礫巖，中等風(fēng)化。該層呈透鏡體狀零星分布；（10）層泥質(zhì)砂巖,根據(jù)該層的風(fēng)化程度，將其劃分為2個(gè)亞層，即（10-1）層強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖和（10-2）層中等風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。

3. 地下水條件

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與鉆孔揭露，擬建場(chǎng)地地下水主要為埋藏于上部粉砂層中的孔隙潛水，水位變化幅度較小，勘測(cè)期間一般水位埋深2.00m左右，水量較為豐富。由于擬建場(chǎng)地北距加勒比海較近，地下水與海水具一定的水力聯(lián)系。該層地下水主要接受大氣降水、地表水和側(cè)向徑流補(bǔ)給，以大氣蒸發(fā)和向大海方向的側(cè)向徑流為其主要排泄方式。

三、場(chǎng)地地震參數(shù)與地震效應(yīng)

根據(jù)委內(nèi)瑞拉地震區(qū)劃圖，工程場(chǎng)地地震動(dòng)峰值加速度為0.30g，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅷ度，屬高烈度地震區(qū)。地基土中分布的（3-1）、（3-2）層粉砂和（5-1）、（5-2）層粉土在地震作用下，絕大部分具液化的可能，其液化等級(jí)以嚴(yán)重為主，中等次之，僅個(gè)別孔為輕微。

四、樁基方案分析與建議

1. 基礎(chǔ)型式建議

由于本工程機(jī)組容量較大(600MW)，荷重較大，對(duì)單樁承載力要求較高。根據(jù)工程場(chǎng)地地基土構(gòu)成及各地基巖土層的巖土工程特性，表層雜填土建筑性能差，上部（3-1）、（3-2）層粉砂和（5-1）、（5-2）層粉土存在地震液化的可能性，因此，不具備采用天然地基的條件，故建議采用樁基礎(chǔ)，樁端持力層宜采用（10-1）或（10-2）層。

2.樁基方案分析與建議

根據(jù)場(chǎng)地巖土工程條件與建筑環(huán)境，擬建建筑物基礎(chǔ)不適宜采用打入樁或其它類型的擠土樁(如夯擴(kuò)樁)，其原因歸納如下：

（1）表層雜填土層中有大塊石、大混凝土塊、廢鐵和水泥砂漿墊層，打入式樁一旦遇到，將很難穿透；

（2）局部地段珊瑚礁分布厚度較大，打入樁難以穿透；

（3）打入樁難以穿透（6）層、（7）層、（8）層和（9）層，尤其是大機(jī)組電廠的密集群樁擠土效應(yīng)更易造成沉樁困難；

（4）由于本期為擴(kuò)建場(chǎng)地，距前期運(yùn)行機(jī)組較近(22.5m)，若采用打入樁，打樁施工振動(dòng)對(duì)已有機(jī)組精密儀器儀表的運(yùn)行可能產(chǎn)生不利影響。

為了保證施工的穿透能力、保證大機(jī)組電廠對(duì)單樁承載力的要求、減小施工振動(dòng)對(duì)已有機(jī)組的影響，采用大直徑非擠土灌注樁較為適宜，故建議采用旋挖成孔灌注樁與沖擊成孔灌注樁或回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔灌注樁相結(jié)合的樁基方案為宜，在雜填土層、珊瑚礁和礫巖分布厚度較大的地段宜采用沖擊成孔灌注樁或回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔灌注樁，其余地段宜采用旋挖成孔灌注樁。根據(jù)場(chǎng)地地基土的巖土工程特性，宜選用（10-1）或（10-2）層作為樁端持力層。

五、樁基原體試驗(yàn)

1. 試驗(yàn)方案

本次共布置兩組鉆孔灌注試樁，第一組試樁由3根試樁（SZ1-SZ3）和8根錨樁（MZ1-MZ8）組成，布置在主廠房區(qū)域，試樁和錨樁直徑均為800mm；第二組試樁由3根試樁（SZ4-SZ6）和8根錨樁（MZ9-MZ16）組成，布置在煙囪區(qū)域，試樁和錨樁直徑均為600mm。

本次試樁和錨樁均為泥漿護(hù)壁的旋挖鉆孔灌注樁，在開孔時(shí)，使用長(zhǎng)為4m的鋼護(hù)筒（護(hù)筒直徑分別為1000mm和800mm，對(duì)應(yīng)直徑是800mm和600mm的樁）作為護(hù)筒，采用正循環(huán)工藝清除孔底沉渣。

2.單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)

（1）第一組試樁（SZ1～SZ3）

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，SZ1、SZ2和SZ3的極限承載力分別為9000kN、6000kN和7500kN。

（2）第二組試樁（SZ4～SZ6）

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，該組試樁的極限承載力可取5400kN。

由于第二組樁的等效直徑變大到700mm，已無法完全準(zhǔn)確反映600mm樁的極限承載力，因此，在綜合專家意見的基礎(chǔ)上，建議在工程樁設(shè)計(jì)時(shí)，煙囪區(qū)域鉆孔灌注樁的直徑由600mm改成800mm。

3.單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)結(jié)果分析

通過單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)結(jié)果分析可知：

第一組三根試樁（SZ1、SZ2、SZ3）的極限承載力不均勻，極差（3000kN）超過了平均值（7500kN）的30%，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的施工情況，分析認(rèn)為出現(xiàn)這種情況的原因主要是由于采用正循環(huán)清孔導(dǎo)致清孔質(zhì)量不穩(wěn)定，相對(duì)來說SZ2和SZ3孔底沉渣相對(duì)SZ1厚，從而影響了樁端承載力發(fā)揮。

第二組試樁的極限承載力的發(fā)揮相對(duì)于第一組試樁而言偏高，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的施工情況，分析認(rèn)為主要有以下兩個(gè)方面的原因：

（1）充盈系數(shù)大

根據(jù)第二組樁的混凝土充盈系數(shù)可知，其充盈系數(shù)已達(dá)到1.4，等效樁徑約700mm。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因?yàn)榈诙M樁孔徑相對(duì)較小，但在采用旋挖工藝進(jìn)行成孔時(shí)，在提鉆過程中600mm樁相對(duì)800mm樁產(chǎn)生的抽真空壓度大，孔壁垮孔現(xiàn)象相對(duì)嚴(yán)重，從而使樁徑變大，因此，600mm直徑的樁基承載力相對(duì)偏高。

（2）孔底沉渣清除效果較好

采用正循環(huán)清孔時(shí)，當(dāng)樁徑較小時(shí)，導(dǎo)管外壁與孔壁之間的過水?dāng)嗝嫦鄬?duì)較小，在一定的注入流量下，小直徑的樁比大直徑的樁擁有更小的過水?dāng)嗝妫瑥亩梢垣@得更高的上返流速，提高了清除孔底沉渣的效果。

六、成樁工藝的選擇

根據(jù)樁基原體試驗(yàn)結(jié)果，在擬建場(chǎng)地的巖土工程條件下，采用泥漿護(hù)壁的旋挖鉆孔灌注樁是可行的。

根據(jù)以上對(duì)單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)結(jié)果的分析，在采用泥漿護(hù)壁的旋挖鉆孔灌注樁時(shí)，清孔質(zhì)量的不穩(wěn)定、孔底沉渣的厚度對(duì)樁基承載力的影響較大，特別是對(duì)樁端承載力發(fā)揮影響尤為明顯，故為保證樁基的質(zhì)量，建議采用反循環(huán)清孔工藝，以確保清孔質(zhì)量，控制好孔底沉渣厚度，確保樁基承載力特別是樁端承載力的發(fā)揮。成孔后應(yīng)及時(shí)澆灌混凝土，并保證混凝土超灌量。

七、結(jié)語

本文通過對(duì)工程場(chǎng)地巖土工程條件和建筑環(huán)境的分析，對(duì)擬建建筑物基礎(chǔ)建議采用旋挖成孔灌注樁與沖擊成孔灌注樁或回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔灌注樁相結(jié)合的樁基方案為宜，在雜填土層、珊瑚礁和礫巖分布厚度較大的地段宜采用沖擊成孔灌注樁或回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔灌注樁，其余地段宜采用旋挖成孔灌注樁。通過本工程實(shí)踐檢驗(yàn)，該方案切實(shí)可行。