淺談電力土建工程中推廣復(fù)合地基理論在工程中的應(yīng)用

吳超

（貴州電網(wǎng)公司六盤(pán)水供電局）

淺談電力土建工程中推廣復(fù)合地基理論在工程中的應(yīng)用

吳超

（貴州電網(wǎng)公司六盤(pán)水供電局）

隨著我國(guó)加入WTO，國(guó)民經(jīng)濟(jì)迅速提升，電力與普通民眾的生活聯(lián)系越來(lái)越緊密，各電建施工企業(yè)的施工任務(wù)都非常繁重，目前電力工程地基對(duì)電力工程建設(shè)造價(jià)控制是影響非常大，因此在電力行業(yè)未來(lái)發(fā)展中地基處理技術(shù)將是一個(gè)十分重要的課題，本文主要針對(duì)電力工程土建地基技術(shù)進(jìn)行分析討論，僅供參考。

電力工程地基技術(shù)技術(shù)分析

隨著電力市場(chǎng)步入市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)化，面對(duì)當(dāng)前激烈的競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)，我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的蓬勃發(fā)展，電力建設(shè)作為主力機(jī)組也進(jìn)入高速發(fā)展的時(shí)期，電力土建工程建( 構(gòu)) 筑物高、大、重、深的特點(diǎn)必將更為突出，對(duì)地基承載力和變形要求更高，特別是設(shè)備及管道對(duì)地基差異沉降要求更嚴(yán)。今后多數(shù)廠址分布在沿海軟土地區(qū)、內(nèi)地山區(qū)和其他特種土地基上，不得不采取各種地基處理措施來(lái)滿(mǎn)足建設(shè)需要。

一、采用變形控制及變形協(xié)調(diào)方法進(jìn)行地基設(shè)計(jì)

地基設(shè)計(jì)分強(qiáng)度設(shè)計(jì)和變形計(jì)算兩部分，設(shè)計(jì)強(qiáng)度是可提高也可降低使用的，而建筑物變形值不應(yīng)大于地基變形的容許值，這是一個(gè)非常重要的原則?；A(chǔ)設(shè)計(jì)是否合理是根據(jù)地基變形結(jié)果來(lái)檢驗(yàn)的，這就是變形控制理論的基本思想。電力工程土建設(shè)計(jì)對(duì)地基變形的要求不同于一般工業(yè)與民用建筑，其特點(diǎn)是既要滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)對(duì)地基變形的要求，又要滿(mǎn)足設(shè)備及高溫、高壓管道對(duì)地基變形的要求。所以，控制好地基的變形，對(duì)于電力工程尤為重要。

電力土建工程變形計(jì)算還應(yīng)提高準(zhǔn)確度。過(guò)去計(jì)算沉降誤差太大，是阻礙地基設(shè)計(jì)按變形控制理論推廣的主要原因，如今由于“規(guī)范”沉降計(jì)算公式引起的誤差，已由新“規(guī)范”通過(guò)經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)調(diào)整了。盡管如此，巖土工程師們還有可能忽視沉降計(jì)算中以下4 個(gè)問(wèn)題，而產(chǎn)生新的誤差，本文提示如下:

1、計(jì)算沉降時(shí)要對(duì)不同深度分別按其自重應(yīng)力加上附加應(yīng)力的應(yīng)力范圍取Es 值，對(duì)于深部土層就要取較大應(yīng)力范圍內(nèi)的模量值，其模量值提高了。

2、計(jì)算沉降的荷載只考慮標(biāo)準(zhǔn)荷載及準(zhǔn)永久荷載( 如煤重) ，而不考慮風(fēng)、地震等瞬間荷載，所以計(jì)算地基承載力與計(jì)算變形的荷載組合不同，這一區(qū)別往往在設(shè)計(jì)中被忽視。

3、注重對(duì)計(jì)算沉降點(diǎn)的地質(zhì)資料分析，更要注意分析土層分布不均勻性對(duì)地基差異沉降帶來(lái)的影響。

4、變形計(jì)算中應(yīng)力值是采用附加應(yīng)力值，因自重應(yīng)力隨深度增大是自然形成的，不產(chǎn)生沉降量。

二、巖土工程一體化

巖土工程作為近代科學(xué)在國(guó)際上僅( 30 ～ 40) 年時(shí)間，我國(guó)引入巖土工程僅10 多年時(shí)間。在電力土建工程中巖土工程地位也非常重要，目前電力系統(tǒng)巖土專(zhuān)業(yè)將勘察、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、監(jiān)理、監(jiān)測(cè)、施工分為勘察、設(shè)計(jì)、施工、科研四部分，但沒(méi)有電力系統(tǒng)巖土科研和施工專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍。我國(guó)每年要對(duì)巖土工程投資近10 億元，因此電力工程建立一體化巖土工程機(jī)構(gòu)是很重要的。

巖土工程是一門(mén)綜合性很強(qiáng)的科學(xué)，在理論和方法上需要工程地

質(zhì)學(xué)、巖石力學(xué)、土力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、土工試驗(yàn)、工程機(jī)械多學(xué)科的相互滲透; 在工程實(shí)踐中需要勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)、監(jiān)理、科研等各方面的密切配合。根據(jù)國(guó)際經(jīng)驗(yàn)和我國(guó)電力現(xiàn)代化建設(shè)的需要，巖土工程應(yīng)盡快成立2 種類(lèi)型的機(jī)構(gòu)。一是咨詢(xún)機(jī)構(gòu)，承擔(dān)巖土工程勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)、監(jiān)理、科研等工作; 二是建立綜合性巖土工程施工公司，來(lái)滿(mǎn)足我國(guó)正在逐漸形成的社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要，這對(duì)節(jié)約投資、控制工程造價(jià)是一項(xiàng)具有實(shí)際意義的舉措。

三、推廣復(fù)合地基理論在工程中的應(yīng)用

復(fù)合地基理論是近10 年來(lái)在國(guó)內(nèi)外發(fā)展起來(lái)的新的地基理論。其設(shè)計(jì)思想是先充分發(fā)揮樁間土的承載力，不足的部分由樁來(lái)承擔(dān)。其方法是在樁基的頂部加1 層砂性土褥墊，它比不加褥墊的地基，樁間土的承載力發(fā)揮從20%提高到90%以上，這就解決了長(zhǎng)期以來(lái)樁基理論中樁間土承載力取多少的爭(zhēng)論，解決了以往“規(guī)范”中規(guī)定剛性樁基、樁間土承載力不考慮而造成很大浪費(fèi)的問(wèn)題。作者在邯鄲電廠進(jìn)行了有、無(wú)褥墊水泥攪拌樁對(duì)比試驗(yàn)，單樁復(fù)合地基承載力從160 kN/m2 提高到240 kN/m2，獲得意想不到的效果。為什么加了褥墊后復(fù)合地基承載力能提高這么多呢? 原因有4 點(diǎn):

1、保證樁、土共同承擔(dān)荷載。由于樁的模量高于樁間土，樁產(chǎn)生的沉降量比樁間土小，設(shè)置褥墊在壓密過(guò)程中樁刺入墊層，將上部荷載傳到樁和樁間土上，此時(shí)樁間土承載力超前發(fā)揮而樁的承載力滯后發(fā)揮。

2、一定厚度的墊層可調(diào)整樁、土荷載分擔(dān)比。試驗(yàn)表明，當(dāng)墊層厚度大于10cm 時(shí)可確保樁間土承載力超前發(fā)揮。

3、墊層厚度調(diào)整可使樁、土水平荷載分擔(dān)變化。當(dāng)墊層厚度較大時(shí)，作用在樁頂和樁間土表面的應(yīng)力相差不大，樁頂受的剪力僅占基礎(chǔ)總面積被置換的那部分，所以樁頂承擔(dān)水平力很小，水平荷載主要由樁間土來(lái)承擔(dān)，基礎(chǔ)與褥墊材料之間的摩擦系數(shù)一般在0.25～0.45 之間，故比天然地基抵抗水平力的能力更強(qiáng)。

4、減少基礎(chǔ)底面的應(yīng)力集中。試驗(yàn)表明，墊層厚度大于10cm 時(shí)樁使基礎(chǔ)應(yīng)力集中變得很小。

總之，墊層作用對(duì)剛、柔性樁復(fù)合地基具有普遍意義，對(duì)節(jié)省樁基工程投資有顯著的效果。

四、合理應(yīng)用地基承載力使用值

有些巖土工程師不能合理應(yīng)用地基承載力，造成工程較大的浪費(fèi)和出現(xiàn)一些不必要的風(fēng)險(xiǎn)。地基承載力分基本值、標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值、使用值，他們之間有著密切的關(guān)系。地基承載力基本值系指現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試，如單個(gè)荷載試驗(yàn)所確定的承載力值。當(dāng)3 個(gè)荷載試驗(yàn)地基承載力基本值的極差不超過(guò)30% 時(shí)，3 個(gè)基本值的平均值為地基承載力的標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)設(shè)計(jì)某具體工程的某項(xiàng)基礎(chǔ)時(shí)，其地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)寬度和基礎(chǔ)埋置深度修正后，確定的地基承載力為設(shè)計(jì)值。當(dāng)設(shè)計(jì)值通過(guò)變形計(jì)算后，其計(jì)算變形值比容許變形值偏大或偏小，此時(shí)應(yīng)把地基承載力的設(shè)計(jì)值降低或提高，即為地基承載力的使用值。

應(yīng)當(dāng)指出，計(jì)算的承載力不超過(guò)地基承載力設(shè)計(jì)值，不等于說(shuō)把地基承載力用足，究竟用多少要根據(jù)地基變形計(jì)算結(jié)果來(lái)確定。當(dāng)變形計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)小于變形的容許值，地基的承載力使用值可以超過(guò)設(shè)計(jì)值使用，但超過(guò)的值不宜太大，應(yīng)滿(mǎn)足國(guó)家“地基規(guī)范”按抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定的地基承載力; 當(dāng)變形計(jì)算結(jié)果大于變形的容許值，地基承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)降低使用。所以，同一地基的地基承載力設(shè)計(jì)值是不同的，使用值也是不同的，合理使用地基承載力是一個(gè)非常重要的設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則。

五、人工地基樁型的選擇

任何一種人工地基都不是萬(wàn)能的，因此同一種地基處理應(yīng)做多方案的人工地基技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

1、天然地基與人工地基的界限?；痣姀S地基是否需要處理，主要取決于主廠房BC 列沉降計(jì)算結(jié)果，當(dāng)計(jì)算變形值在(15～20)cm以?xún)?nèi)，而且在壓縮層范圍內(nèi)土層較均勻時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用天然地基方案。在基礎(chǔ)底面(10～15)m 以下有低壓縮性的下臥土層時(shí)，應(yīng)進(jìn)行人工地基與天然地基的比較。實(shí)踐證明，上述情況采用人工地基短樁處理比天然地基又快、又省、又好。

2、人工地基處理深度選定?？偟脑O(shè)計(jì)思想是以變形控制為原則。當(dāng)大型電廠主廠房計(jì)算變形值超過(guò)15cm 時(shí)應(yīng)進(jìn)行人工地基處理，而處理深度不要太深，使變形值減少到0 是沒(méi)有必要的，投資也太大，是浪費(fèi)的。合理的地基處理深度是經(jīng)地基處理后的地基計(jì)算變形值仍留有( 5～8)cm。這個(gè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則的推廣對(duì)減少樁基工程投資是有現(xiàn)實(shí)意義的。

六、結(jié)語(yǔ)

綜合所析，我們可以看出，地基處理技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)，近30 多年來(lái)，我國(guó)在電力建設(shè)中的地基處理、巖土工程方面已取得了巨大成就，從國(guó)外引進(jìn)的地基處理技術(shù)得到迅速發(fā)展。為今后電力工程在地基技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展上起到推動(dòng)作用。

TU974

1674-3954（2011）03-0328-01