南疆火力發(fā)電廠地基處理設(shè)計分析

【摘要】針對南疆火力發(fā)電廠工程的地質(zhì)條件特征，主要論述土建建構(gòu)筑物地基處理方案及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，比較了振沖碎石樁法和CGF樁法地基處理方案，分析了各自的優(yōu)缺點和經(jīng)濟性。

【關(guān)鍵詞】火力發(fā)電廠；振沖碎石樁法；CGF樁法

一、前言

南疆火力發(fā)電廠建設(shè)規(guī)模為2×660MW熱電機組，采用抽凝式汽輪間接空冷發(fā)電機組，鍋爐為超臨界自然循環(huán)煤粉爐。以下主要論述土建建構(gòu)筑物地基處理方案及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式，比較了振沖碎石樁法和CGF樁法地基處理方案，分析了各自的優(yōu)缺點和經(jīng)濟性，并確定地基處理方案。

二、工程地質(zhì)條件

1、地形地貌

廠區(qū)地形西北高、東南低，坡降不大，地面高程約1012～1015m。廠區(qū)地形較平坦、開闊，現(xiàn)狀為西側(cè)與北側(cè)是鹽堿荒地，植被發(fā)育，分布深約2～5m的排堿渠。

2、地層巖性及地基承載力特征值

在勘探深度40m范圍內(nèi)的巖土地層主要為第四系沖洪積物，巖性以粉土、粉砂和粉細砂層為主，淺層土質(zhì)差異較大，人工擾動較厲害，土層有局部缺失現(xiàn)象，深層土質(zhì)分布較均勻。現(xiàn)自上而下分述如下：

①雜填土：該層分布不連續(xù)，層厚0.2～2.0m。主要為粉土，含卵石、碎石及少量磚塊。

②粉土：該層分布連續(xù)，層厚0.5～4.0m，層頂深度0～2.0m，淺黃～灰黃色，濕～很濕，松散，土質(zhì)松散，含大量植物根系。

③粉砂：該層分布連續(xù)，層厚0.5～3.2m之間，層頂深度0.5～5.5m，灰黃色，主要成分為石英、長石，可見較多閃亮云母碎片，級配不良。

④粉細砂：該層分布連續(xù)，層厚7.7～19.00m之間，青灰色，灰黃色，濕～飽和，中密狀態(tài)；土質(zhì)均勻，級配較好，該層上部含少量粘性土顆粒。

地基土承載力特征值：

②粉土：fak=90kPa，Ck=9kPa，Φk=13o，γ=17kN/m3，Es=6MPa

③粉砂：fak=130kPa，Φk=15o，γ=18kN/m3，Es=6MPa

④粉細砂：fak=150kPa，φk=17o，γ=19kN/m3，Es=12MPa

三、地基評價

①雜填土：該層分布不連續(xù)，該地段局部經(jīng)人工填土碾壓處理過但該層厚薄不均一般在0.2～1.5m，基槽開挖時該層均被挖除。

②粉土：該層在場地內(nèi)分布連續(xù)，層位穩(wěn)定，厚度變化不大。該層多呈松散狀態(tài)，工程性質(zhì)較差，力學強度低。該層不宜作為重要建（構(gòu)）筑物及一般附屬建（構(gòu)）筑物天然地基土。

③粉砂：該層在整個廠區(qū)分布較為廣泛，層位較穩(wěn)定，厚度變化不大。該層多呈稍密～中密狀態(tài)，工程性質(zhì)一般，力學強度一般。該層不宜作為重要建（構(gòu)）筑物及一般附屬建（構(gòu)）筑物天然地基土。

④粉細砂：該層在整個廠區(qū)分布較為廣泛，層位較穩(wěn)定，厚度變化不大。該層多呈中密狀態(tài)，工程性質(zhì)一般，力學強度稍好，存在輕微液化。該層不宜直接作為重要建（構(gòu)）筑物地基土持力層或持力層下臥層。

四、地基處理方案論證

針對類似本工程的結(jié)構(gòu)類型、特點、荷載分布及對變形的要求，考慮場地的巖土工程條件、地下水條件、巖土參數(shù)的不確定性等因素，對本工程主要建筑物的地基處理方案分析如下：

在深度40m范圍內(nèi)的巖土地層中對地基方案有影響的主要為②粉土、③粉砂及④粉細砂，以上地層多屬中等或中等偏高壓縮性土，承載力低，且存在輕微液化，不宜作為重要建筑物的天然持力層，需采用人工地基，地基處理方案可采用振沖碎石樁及CFG樁方案。

1、振沖碎石樁

以碎石（或卵石）為主要材料制成的復合地基加固樁，采用振動加水沖工藝制造的碎石樁，稱為振沖碎石樁。它的原理就是利用碎石置換原土（有時還具有一定的擠密作用）、形成復合地基，從而達到提高地基的承載力、減小沉降、消除濕陷和液化等作用。適用于砂土、粉土、粘性土、黃土及淤泥質(zhì)土等。

振沖樁的長度，應(yīng)按建筑物的允許沉降量及地基下臥層承載力驗算結(jié)果確定。樁長不宜小于4m，也不宜大于18m；在有抗震要求時，樁長應(yīng)按要求的抗震處理深度確定。

根據(jù)本廠區(qū)的地層巖土特點，用振沖碎石樁法進行地基處理的方式比較合適。樁體材料可用含泥量不大于5%的碎石、卵石等其他性能穩(wěn)定的硬質(zhì)材料，不宜使用風化易碎的石料。常用的填料粒徑為：30kW振沖器20～80mm；55kW振沖器30～100mm；75kW振沖器40～150mm。

振沖樁處理范圍應(yīng)根據(jù)建筑物的重要性和場地條件確定，對于電廠主要建（構(gòu)）筑物，振沖樁的間距應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載大小和場地土層情況，并結(jié)合所采用的振沖器功率大小綜合考慮。30kW振沖器布樁間距可采用1.3～2.0m；55kW振沖器布樁間距可采用1.4～2.5m；75kW振沖器布樁間距可采用1.5～3.0m。荷載大或?qū)φ承酝烈瞬捎幂^小的間距，荷載小或?qū)ι巴烈瞬捎幂^大的間距。

2、水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）

以碎石、石屑、砂石和粉煤灰摻適量的水泥加水拌和，用各種成狀機械在地基中制成強度等級C10～C30的樁，稱為CFG樁。與碎石樁相比，該樁樁體具有粘結(jié)強度，樁的承載力主要來自于全樁長的摩阻力及樁端承載力，由于褥墊層對樁和樁間土的變形協(xié)調(diào)作用，樁距大?。ㄖ脫Q率高低）并不影響樁、土承載力的發(fā)揮；CFG樁樁身強度高，可保證樁長較大時，全樁長發(fā)揮作用，充分利用土對樁的側(cè)阻力、端阻力，不會像柔性樁、低強度樁一樣受“有效樁長”的限制。因此CFG樁復合地基設(shè)計時，可以根據(jù)需要，靈活調(diào)整樁距和樁長，由次而形成的復合地基承載力的提高幅度有很大的可調(diào)性，可提高2～3倍或更高，就土性而言，該種樁型，適應(yīng)于處理粘性土、砂土、人工填土、淤泥質(zhì)土地基。CFG樁與其它符合地基的樁型相比，它的置換作用突出，這是CFG樁的重要特性。

CFG樁常采用振動沉管法施工，樁徑一般設(shè)計為350～600mm，樁距應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求的復合地基承載力、巖土性質(zhì)、施工工藝等確定，一般為3～5倍的樁徑。CFG樁布置時可只在基礎(chǔ)范圍內(nèi)布樁，大面積滿堂處理時，宜采用等邊三角形布置，樁距可適當放大，對單獨基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)，宜用正方形、矩形或等腰三角形布置，樁距應(yīng)小些。

3、地基處理方案工程靜態(tài)投資比較

兩種地基處理方案均不考慮編制年差價的工程靜態(tài)投資，振沖碎石樁法復合地基處理靜態(tài)投資為1.52*950=1460萬元人民幣，CFG樁法復合地基處理工程靜態(tài)投資16.15*100=1615萬元人民幣。以上不含降水和工程開挖費用，綜合工程投資，CFG樁復合地基處理費用要遠大于振沖碎石樁法復合地基處理的工程總投資。

五、結(jié)論

根據(jù)經(jīng)濟比選結(jié)果，從工程靜態(tài)投資角度，振沖碎石樁法地基處理靜態(tài)投資較CFG樁法地基處理靜態(tài)投資略少155萬元。綜合考慮，振沖碎石樁復合地基處理比CFG樁地基處理有很大優(yōu)勢，在大型火力發(fā)電廠同類工程地質(zhì)條件下采用振沖碎石樁復合地基最為合理。

參考文獻

[1]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011）

[2]《南疆火力發(fā)電廠巖土工程勘測報告》