發(fā)電廠土建施工中的樁基礎施工技術探析

王進良，劉 宏

（中國電建集團河北工程有限公司，河北石家莊 050000）

樁基礎是建筑施工的基礎，施工質(zhì)量直接決定了建筑的最終竣工質(zhì)量，任何建筑的安全性、穩(wěn)定性都必須以樁基礎的施工作為前提，樁基礎施工為發(fā)電廠的整體施工提供了穩(wěn)定、安全的結(jié)構(gòu)。在樁基礎的設計、施工過程中，要圍繞火電廠的具體情況，運用專業(yè)知識和原理來規(guī)劃施工方案。只有保證了樁基礎的施工質(zhì)量，才能為火電廠的安全運行奠定良好基礎。

1 基礎樁施工淺析

樁基礎是所有建筑的基礎，也是建筑施工的重要環(huán)節(jié)，通過樁和樁之間的相互連接形成單樁建筑基礎，也可以將樁基礎看作是承重平臺，在土層或者巖石中設樁或者通過樁連接達到承重的目的。樁基礎施工最大的功能J 提高建筑基礎的穩(wěn)定性、牢固性、安全性。樁基礎的重要作用主要體現(xiàn)在兩個方面：①把建筑本身的重力傳送到土層與巖層中，以達到更加穩(wěn)定、堅固的效果；②通過縮小松軟土層的孔隙度，提高土層的密度增強地基的承重能力與抗壓能力，避免因地基不穩(wěn)定而造成建筑坍塌、下沉等事故。

樁基礎施工是有著范圍限制的，樁基礎的施工工程量較大，成本投入較高，施工技術比較嚴格，通常只適用于以下幾種工程：①對抗震要求非常嚴格的建筑；②對地基沉降的要求非常嚴格的建筑；③施工區(qū)域的地基土質(zhì)差，不進行樁基礎施工會影響建筑的安全性和使用壽命；④工廠、倉庫等對承重要求較高的建筑；⑤工廠煙囪、電視塔等高度較高，但是承重面積較小的建筑，需要通過樁基礎的施工來增強建筑的穩(wěn)定性。

2 樁基礎施工存在的問題淺析

從樁基礎的結(jié)構(gòu)來看，上古結(jié)構(gòu)固定在承臺的頂部，基樁固定在承臺的底部。上部結(jié)構(gòu)、樁基礎、地基三者共同組成了工作體系，上部荷載經(jīng)承臺分配到各個樁頂，再通過樁側(cè)、樁端進行擴散，最后傳遞給地基土。該工作體系除了要滿足施工的強度需求，還不能超過規(guī)范規(guī)定的差異沉降量與絕對沉降量。根據(jù)《發(fā)力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設計技術規(guī)定》（以下簡稱《土規(guī)》）的要求，樁基礎的容許沉降量，以主廠房的框架與鍋爐爐架基礎為例，容許沉降量是150mm。工程的實際測量結(jié)果顯示，主廠房的框架、鍋爐爐架、煙囪樁基礎的沉降量是10~30mm，在《土規(guī)》的規(guī)定以內(nèi)，基本屬于樁身的壓縮變形，總體小于同容量機組的天然地基淺基礎的沉降量。然而，樁基礎的工程費用仍然很高，而且有繼續(xù)上升的趨勢，工程的最高費用甚至在5 億元以上，是整個火電廠建筑工程費用的1/3。根據(jù)2001 年限額設計的指標統(tǒng)計結(jié)果，主廠房、煙囪、汽輪機基座、集控樓采用的均是樁基礎發(fā)電工程，樁基礎的工程費用與其占全廠建筑工程費用的比例如表1所示。

從表1 可知，機組容量越大，樁基礎工程花費的費用就越高。鋼樁比鋼筋混凝土樁的投資更大，樁越長費用就越高。以2×600MW 的電廠為例，約45m 的鋼筋混凝土樁的施工費用約為25~35m 鋼筋混凝土樁的1.6 倍，而長鋼樁的施工費用則是45m鋼筋混凝土樁的2 倍以上。

表1 樁基礎的工程費用與其占全廠建筑工程費用的比例

分析原因，是因為工程的設計不需要考慮上部結(jié)構(gòu)、地基、基礎的共同作用，只需要在基礎頂面進行分界。計算結(jié)構(gòu)時，假如底層柱固定在剛性體，則不需要考慮因基礎差異沉降造成的柱角線位移和因承臺剛度有限造成的角位移現(xiàn)象。

制定樁基礎的施工方案，首先要全面分析地質(zhì)條件，以明確是否需要對淺層地基進行加固，然后結(jié)合上部結(jié)構(gòu)體系方案來綜合考慮樁基礎承臺對差異沉降所產(chǎn)生的調(diào)節(jié)作用，通過計算沉降量來選擇樁端的持力層，制定多元化的復合樁基礎方案，綜合對比后最終選擇最合理的方案。基樁與承臺共同組成的深基礎即為樁基礎，樁周土與樁端土分別構(gòu)成了樁側(cè)的持力層和樁端的持力層，同一持力層內(nèi)的樁基礎的承載能力越大，樁身持力層的接觸面積就越大。如果是獨立樁基礎，假如不去考慮樁間土的作用，則可通過以下四種方式來增強樁間土的承載力：①在樁徑不變的前提下，增加樁長和樁側(cè)面積；②增加基樁的數(shù)量，相當于同時增加樁側(cè)、樁端的面積；③對淺層的地基土進行加固，提高樁和土之間的摩擦系數(shù)；④在不改變樁長的情況下，通過改變樁身的尺寸與截面形狀來增加樁與土的接觸面積。

樁身壓縮變形與樁端下土層壓縮變形的總和就是絕對沉降量，調(diào)整沉降量的主要方式是改變樁長和樁下壓縮層的力學性能。控制沉降的關鍵在于差異沉降，而差異沉降主要取決于上部結(jié)構(gòu)、樁基礎與地基總體的豎向剛度，可通過三種方法來控制沉降：①聯(lián)合樁基礎來達到承臺對差異沉降的調(diào)節(jié)效果；②通過改變上部結(jié)構(gòu)體系來提高對差異沉降的適應性；③調(diào)整樁長，改變樁下的壓縮層，以縮小絕對沉降量。

3 混凝土灌注樁的施工質(zhì)量控制措施

3.1 明確地基的承載能力

控制樁基礎的施工質(zhì)量，前提是要讓那個地基的承載能力與設計要求相符合，因為地基承載力直接關系到巖石結(jié)構(gòu)、巖石單軸抗壓強度與嵌巖樁的深度。如果火電廠的施工區(qū)域在斷層地帶，就必然會存在夾層，鉆孔至夾層時，會假設巖石處于風化狀態(tài)，那么破碎的巖層下就有一層軟夾層，在拔出巖心的情況下，樁底正處于軟土地基上，那么樁基的承載能力就無法滿足設計的要求。

3.2 合理控制樁強度

如果樁基礎的強度不夠，即使地基有足夠的承載力，那么施工質(zhì)量也必然是不合格的。所以，樁強度的控制對于樁基礎施工而言十分重要，甚至決定了整個火電廠施工質(zhì)量的優(yōu)與劣。在采用混凝土樁體的情況下，各種因素都可能對樁體的質(zhì)量產(chǎn)生影響，比如，如果施工材料不達標，或者沒有按照要求施工，都會降低施工質(zhì)量。所以要對混凝土樁體采取一些加固、加強措施，保證樁體強度與設計要求相符，通過控制混凝土的質(zhì)量來保證樁身的質(zhì)量。

3.3 檢驗泥沙量

控制鉆孔灌注樁最重要的是要檢測泥沙的含量，對于摩擦樁而言，荷載機構(gòu)會通過樁表面和周圍土體產(chǎn)生的摩擦來把上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞到周圍的土體。如果設計的側(cè)反應力比較小，那么端部泥沙量就不會對樁的承載能力產(chǎn)生太大影響。對于鉆孔端承樁而言，如果沉淀物的量太多，那么樁體在施工中就會發(fā)生沉降，樁體就會喪失承載功能，嚴重阻礙施工進度。

3.4 混凝土灌注樁的上段強度的控制措施

（1）明確樁直徑與樁底的深度：澆筑第一批混凝土時，將混凝土的體積控制在1.5~2.0m3，或者保證混凝土的體積不超過樁體的10%。第一斗料要填滿導管，而且要把導管口埋至100cm。

（2）成樁質(zhì)量和灌注樁的高度相關：樁身的高度通常受到設計樁頂0.5~1.0m 高度的影響，當鑿平混凝土的高部位之后，其余部分不需要有泥漿，混凝土標志要符合設計的要求。

（3）插入混凝土的管的長度要合適：通常以2~4m 為宜，根據(jù)樁基礎的設計要求來做出適當?shù)恼{(diào)整。

3.5 混凝土灌注樁的樁身質(zhì)量控制措施

（1）施工前通過實驗測試鉆孔，鉆孔的數(shù)量至少2 個。鉆孔后通過孔徑、井底沉降、垂直度、井壁的穩(wěn)定性來檢測質(zhì)量，以此來設計施工方案、施工工藝。觀察井筒的穩(wěn)定性，觀察時間至少要12h，如果是重要項目，要適當增加直徑。

（2）保證護壁泥漿滿足實際要求，液位要高出地下水位2m以上，如果漿液膠體率低，但是砂率大，那么墻體的防護性能就會較差，在體積密度都比較大的情況下，沉降的速度就會很快。當新土或者亞新土出現(xiàn)孔洞的時候，可以在原土中注水，形成泥漿來保護墻體。

（3）在確認井壁足夠穩(wěn)定的前提下澆筑混凝土，井底沉積物的厚度要符合《土規(guī)》提出的要求，在不對樁的承載力產(chǎn)生影響的情況下，泥漿應該稀釋循環(huán)，降低承壓層密度。

4 結(jié)束語

綜上所述，樁基礎的施工為火電廠安全、正常的運轉(zhuǎn)奠定了基礎，其重要性不言而喻。本文分析樁基礎施工中存在的問題，并提出質(zhì)量控制措施，以期給發(fā)電廠土建施工提供參考。