孟 照 亮

(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030001)

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發(fā)電廠地基處理方案的選擇和優(yōu)化

孟 照 亮

(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030001)

介紹了地基處理的目的及方案的選取和優(yōu)化原則，并針對(duì)某發(fā)電廠工程中遇到的復(fù)雜回填土工況，闡述了多種處理方法相結(jié)合的地基處理方案，為類(lèi)似工程施工提供了參考。

地基處理，回填土，復(fù)合地基，強(qiáng)夯法，灌注樁

1 概述

地基是與基礎(chǔ)相接的承受上部荷載的土體或巖體，地基不屬于建筑本身，但卻是建筑物安全性的重要保障，一般其設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從承載力、變形和穩(wěn)定三個(gè)方面予以考慮。當(dāng)天然地基性狀不能滿足要求時(shí)，就需要有針對(duì)性的對(duì)土體進(jìn)行加固處理。

地基處理方法都有一定的適用條件和使用范圍，選取地基處理方法時(shí)要盡量發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，力求效果明顯、經(jīng)濟(jì)性好、施工簡(jiǎn)便。此外，還應(yīng)從概念設(shè)計(jì)出發(fā)，重視地基、基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的協(xié)同工作效果，例如應(yīng)考慮上部結(jié)構(gòu)的形式，結(jié)構(gòu)剛度的分布，基礎(chǔ)的形式，埋深等因素，以確定地基處理的加固深度，加固程度等要求。好的地基處理方案，是上部結(jié)構(gòu)與地基相互能夠協(xié)調(diào)工作，既無(wú)不良后果也避免了不必要的浪費(fèi)。選擇地基處理方法時(shí)還應(yīng)參考同類(lèi)型工程經(jīng)驗(yàn)、了解施工機(jī)具的配置水平、調(diào)查所用材料的分布和運(yùn)輸條件、分析施工對(duì)周邊環(huán)境的影響等因素。

發(fā)電廠因其自身特殊的行業(yè)特性，使得廠區(qū)內(nèi)建筑物的結(jié)構(gòu)形式較為多樣，但也較為固定。目前國(guó)內(nèi)的火力發(fā)電廠，主廠房結(jié)構(gòu)形式通常采用框排架結(jié)構(gòu)體系，其他輔助建(構(gòu))筑物結(jié)構(gòu)形式以滿足工藝系統(tǒng)的要求為目的，一般包括單層或多層的砌體結(jié)構(gòu)、混凝土框架結(jié)構(gòu)、鋼框架等結(jié)構(gòu)形式。

主廠房是發(fā)電廠的核心區(qū)域，其體量及荷載在全廠中都是最大的，因而在前期設(shè)計(jì)中，確定了主廠房的地基處理方式，也就基本確定了整個(gè)廠區(qū)的地基處理方式。一般情況下，一個(gè)工程中應(yīng)用到的地基處理方式宜少不宜多，一般采用一到兩種；但在特殊情況下，結(jié)合工程地質(zhì)及上部結(jié)構(gòu)需要，在場(chǎng)地條件允許的條件下，也可采取多種地基處理方式，也即對(duì)發(fā)電廠的地基處理方式進(jìn)行必要的選擇和優(yōu)化。

2 工程案例

某發(fā)電廠地處華北丘陵地帶，其原始地貌復(fù)雜多變，原始地形北高南低、溝壑縱橫。廠區(qū)大部分區(qū)域已進(jìn)行過(guò)簡(jiǎn)單的挖填、整平處理，廠區(qū)內(nèi)填方區(qū)回填土厚度最深處達(dá)26 m；施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，回填土沉積時(shí)間約為8年。上部回填土以雜填土和黃土狀粉土為主，下部原土以粉質(zhì)粘土和粉土居多，持力層較好的是埋深較深的泥巖層和砂巖層。經(jīng)過(guò)對(duì)地質(zhì)勘探報(bào)告的分析和歸納，回填區(qū)域的土體存在以下特點(diǎn)：

1)受場(chǎng)地整平時(shí)回填厚度及土質(zhì)情況等的影響，土體孔隙比和壓縮系數(shù)差異性較大；2)受季節(jié)性雨水影響及原始地貌下滲水渠道的影響，土體天然含水量變化較大；3)局部區(qū)域土體存在濕陷性；4)與同廠區(qū)處于挖方區(qū)的天然土體相比，地基承載力特征值較低，且差值很大。

根據(jù)勘探結(jié)果，結(jié)合場(chǎng)地原始地形及整平時(shí)挖填方情況，廠區(qū)總平面布置時(shí)，將電廠主廠房、煙囪等重要性程度高、荷重大、對(duì)沉降敏感的主要建(構(gòu))筑物盡量布置于挖方區(qū)域，該區(qū)域土體特性較好，地基承載力高，可直接利用天然地基作為基礎(chǔ)持力層，避免或降低了后期電廠運(yùn)行期間產(chǎn)生的不均勻沉降等風(fēng)險(xiǎn)。廠區(qū)其他輔助生產(chǎn)建(構(gòu))筑物，結(jié)合其重要性程度、所處位置地質(zhì)情況、上部結(jié)構(gòu)荷載等情況，選擇不同的地基處理方式。此外，處于高回填土區(qū)的廠區(qū)道路、地下管溝以及直埋管道等也應(yīng)進(jìn)行必要的地基處理，避免出現(xiàn)因沉降而引起道路塌陷、管溝裂縫甚至管道斷裂等影響安全生產(chǎn)的現(xiàn)象。

通過(guò)分析及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，適用于該場(chǎng)地的地基處理方法主要包括：分層碾壓法、強(qiáng)夯法、灰土擠密樁法、碎石樁法和混凝土灌注樁深基礎(chǔ)等。

空冷架構(gòu)是廠區(qū)重要性程度較高的構(gòu)筑物，對(duì)承載力及沉降都有較高要求，因其局部處于高回填土區(qū)域，回填土厚度最深處約25.0 m，經(jīng)過(guò)計(jì)算和對(duì)比，采用了鋼筋混凝土灌注樁深基礎(chǔ)。灌注樁為端承摩擦樁，直徑為0.8 m，樁端進(jìn)入持力層泥巖層深度不小于3.0 m，受持力地層起伏的影響，樁長(zhǎng)34.0 m～44.0 m不等。根據(jù)柱荷載分布情況，分為柱下7樁及9樁兩種承臺(tái)。

一級(jí)碎煤機(jī)室屬于廠區(qū)荷重較大的建筑物，地下部分為鋼筋混凝土箱形結(jié)構(gòu)，埋深-9.0 m；其位置處基底回填土厚度8.0 m～15.0 m不等，土體有濕陷性，采用了灰土擠密樁的復(fù)合地基。設(shè)計(jì)成樁直徑600 mm，正三角形布置，樁間距1.0 m，頂部設(shè)置0.5 m厚的三七灰土褥墊層。對(duì)局部地下水位較高的區(qū)域，孔底先以砂卵石作為填料夯填，上部以灰土夯填。

空壓機(jī)房屬于電廠里具有代表性的單層建筑，基礎(chǔ)埋深較淺，上部荷載較小，采用換填的方法進(jìn)行地基處理即可滿足要求。換填材料選用了三七灰土，換填厚度2.0 m～3.0 m為宜，壓實(shí)系數(shù)0.96～0.97。管道支架類(lèi)構(gòu)筑物，其特點(diǎn)是數(shù)量多，但較為分散，不適宜大面積采用灰土擠密樁，視上部荷載及基底土質(zhì)分布情況采用換填灰土或灌注樁深基礎(chǔ)。

處于回填土區(qū)域的廠區(qū)道路及地下管溝，處理面積較大，對(duì)承載力沒(méi)有太高要求，解決沉降問(wèn)題是其關(guān)鍵，因而采用強(qiáng)夯的地基處理方式。選用強(qiáng)夯單擊夯擊能為4 000 kN·m，有效的解決了回填土的后期沉降問(wèn)題。

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)有較大面積的區(qū)域需要新填方的高回填時(shí)，采用了分層碾壓+強(qiáng)夯法或分層碾壓+碎石樁的處理方式。受強(qiáng)夯影響深度及樁機(jī)具鉆孔深度的限制，分層碾壓施工不能一次到頂，而應(yīng)碾壓到一定厚度后即采用強(qiáng)夯或碎石樁對(duì)已碾壓土層進(jìn)行二次加固處理，如此依次自溝底向上逐步推進(jìn)施工。

3 結(jié)語(yǔ)

該電廠場(chǎng)地地質(zhì)條件復(fù)雜，通過(guò)前期大量細(xì)致的選擇、對(duì)比、試驗(yàn)、優(yōu)化等工作，最終確定采取了多種地基處理方法相結(jié)合的方案。工程實(shí)踐證明，該工程中應(yīng)用到的各類(lèi)地基處理方法均很好的發(fā)揮了各自的優(yōu)勢(shì)，處理后的地基均滿足上部結(jié)構(gòu)的需要，達(dá)到了預(yù)期的效果，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1] JGJ 79—2012,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[2] 龔曉南.地基處理手冊(cè)[M].第3版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008.

[3] JGJ 94—2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[4] GB/T 50783—2012,復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范[S].

[5] 李海龍.灌注樁及鉆孔擠密樁在發(fā)電廠中的聯(lián)合應(yīng)用[J].山西建筑，2014，40(25):80-81.

Selection and optimization of foundation treatment scheme for power plant

Meng Zhaoliang

(ChinaEnergyEngineeringGroupShanxiElectricPowerEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030001,China)

Selection and optimization of the objective and scheme of foundation treatment are briefly introduced, according to meet the engineering example of the complex backfill using a variety of methods of ground treatment scheme combined, has provided reference for similar engineering.

foundation treatment， backfill soil， composite foundation， dynamic consolidation method, cast-in-place pile

1009-6825(2016)30-0088-02

2016-08-15

孟照亮(1964- )，男，高級(jí)工程師

TU472

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