灌注樁及鉆孔擠密樁在發(fā)電廠中的聯(lián)合應(yīng)用

李海龍

(山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山西太原 030001)

1 概述

建筑地基處理的方案選擇是一個(gè)受多因素控制的系統(tǒng)過(guò)程。主廠房是發(fā)電廠中的核心建筑物，其地基處理方案的比選，需采用系統(tǒng)方法，綜合考慮場(chǎng)地巖土工程條件、主廠房的安全等級(jí)、上部結(jié)構(gòu)類型、承受荷載大小、對(duì)施工進(jìn)度的要求和工程所在地地基處理經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)可達(dá)到的施工條件等因素來(lái)確定。

不同的地基處理方法，其加固機(jī)理各不相同，同一種機(jī)理效應(yīng)可以通過(guò)不同的加固方法和施工方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，有的加固方法往往同時(shí)產(chǎn)生不同的加固機(jī)理過(guò)程，因此地基處理的作用可以是綜合性的，有時(shí)可以采用兩種或兩種以上的地基處理綜合處理方案。

混凝土灌注樁和鉆孔擠密樁是電力工程中常用的兩種不同的地基處理方法。在一定條件下，該兩種方法的聯(lián)合應(yīng)用，可發(fā)揮各自優(yōu)點(diǎn);在協(xié)調(diào)配合好現(xiàn)場(chǎng)施工組織條件下，可以起到節(jié)約投資、加快工程進(jìn)度、取得良好社會(huì)效益的效果。

1)混凝土灌注樁基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)實(shí)質(zhì)為一種深基礎(chǔ)形式，一般由基樁和聯(lián)接于樁頂?shù)某信_(tái)共同組成?；鶚栋闯休d性狀分為:摩擦樁、摩擦端承樁、端承樁、端承摩擦樁。按照成樁方法可分為:非擠土樁、部分?jǐn)D土樁和擠土樁。按照樁徑的大小，還可分為小直徑樁、中等直徑樁和大直徑樁。

樁型與成樁工藝應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)類型、荷載性質(zhì)、樁的使用功能、穿越土層、樁端持力層、地下水位、施工設(shè)備、施工環(huán)境、施工經(jīng)驗(yàn)、制樁材料供應(yīng)條件等，按照安全適用、經(jīng)濟(jì)合理的原則選擇。設(shè)計(jì)等級(jí)為甲、乙級(jí)的建筑樁基，單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值一般均應(yīng)通過(guò)單樁靜載試驗(yàn)確定;設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)的建筑樁基，可根據(jù)原位測(cè)試和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)確定。設(shè)計(jì)過(guò)程中，基樁數(shù)量及平面布置的確定應(yīng)結(jié)合上部荷載、單樁承載力等因素來(lái)確定，進(jìn)而確定承臺(tái)的尺寸。

混凝土灌注樁基礎(chǔ)傳力明確，承載力高，但施工周期相對(duì)較長(zhǎng)，且成本較高;技術(shù)上可用于各類建筑物的地基處理，但一般常用于對(duì)承載要求較高或?qū)Τ两底冃慰刂埔筝^高的地基基礎(chǔ)工程。

2)鉆孔擠密樁復(fù)合地基。復(fù)合地基是指天然地基在地基處理過(guò)程中部分土體得到增強(qiáng)，或被置換，或在天然地基中設(shè)置加筋材料，加固區(qū)由基體和增強(qiáng)體兩部分組成的人工地基。

鉆孔擠密樁復(fù)合地基作為巖土工程領(lǐng)域一種新的地基處理方法，是對(duì)一般灰土擠密樁復(fù)合地基的一種拓展。該方法是對(duì)所需處理的地基預(yù)鉆孔，然后向孔內(nèi)投料，再用特制重錘在孔內(nèi)夯實(shí)，使填料側(cè)向擠壓，從而側(cè)向擠密土或?qū)⑻盍蟼?cè)向擠入土層中。用該種方法可改變樁間土的物理特性，并形成承載力比土高得多的樁體。其擠密范圍大，形成的樁的直徑大，因此地基處理效果較好。該方法不但適用于一般土、軟弱土，還適合于提高硬土的承載力，降低壓縮性，對(duì)于濕陷性黃土還能消除地基土的濕陷性。

鉆孔擠密樁在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用中，成功及失敗的案例均有出現(xiàn)，平均復(fù)合地基強(qiáng)度不是很高，且該方法在理論上未臻成熟，現(xiàn)階段大多限于一般建(構(gòu))筑物的地基處理。

2 工程案例

山西某發(fā)電廠項(xiàng)目，為新建2×135 MW超高壓、中間再熱、直接空冷供熱發(fā)電機(jī)組，配2臺(tái)480 t/h循環(huán)流化床鍋爐。一次設(shè)計(jì)，一次建成，不留擴(kuò)建余地。主廠房包括:汽機(jī)間、除氧煤倉(cāng)間及鍋爐房。汽機(jī)間及除氧煤倉(cāng)間采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框—排架結(jié)構(gòu)，鍋爐爐架為全鋼結(jié)構(gòu)。該工程所處地區(qū)地震烈度為6度;地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45 s;該電廠屬一般電廠，抗震設(shè)防類別為丙類。

依據(jù)該工程《施工圖巖土工程勘測(cè)報(bào)告》，本工程地質(zhì)按其巖性特征及力學(xué)性質(zhì)由上至下可分為七大層，十五個(gè)亞層。主廠房地段，其中第①層，②層，③-1層，③-2層為濕陷性黃土;④-1，④-2層為沖湖相沉積的粉土及粉質(zhì)粘土和粘土，軟塑～可塑狀態(tài)，富含有機(jī)質(zhì)，承載力低，強(qiáng)度低;⑤-1，⑤-2，⑤-3層為沖積相沉積的粉土、粉質(zhì)粘土和砂;⑥-1，⑥-2層為沖洪積相沉積的砂及粉質(zhì)粘土，土質(zhì)較為密實(shí);⑦-1，⑦-2層為中更新統(tǒng)沖積相沉積的砂及粉質(zhì)粘土，土質(zhì)較為密實(shí)。地基土類型屬中硬場(chǎng)地土，場(chǎng)地為Ⅱ類建筑場(chǎng)地。場(chǎng)地?zé)o地震液化現(xiàn)象。

地基處理方案比選:本工程主廠房及煙囪基礎(chǔ)埋深－5.00 m，要求地基承載力特征值不小于250 kPa。根據(jù)勘測(cè)結(jié)果可知①層為黃土狀粉土，結(jié)構(gòu)松散，具濕陷性，其承載力特征值fak=130 kPa;②層為黃土狀粉質(zhì)粘土，具濕陷性，其承載力特征值fak=165 kPa;③-1為黃土狀粉土，結(jié)構(gòu)松散，具濕陷性，其承載力特征值fak=150 kPa;③-2為黃土狀粉質(zhì)粘土，為③-1層中的一個(gè)夾層，具濕陷性，其承載力特征值fak=165 kPa。經(jīng)過(guò)分析，主廠房基礎(chǔ)置于③-1或③-2層上，由于③-1及③-2層巖土工程特性較差，且其承載力特征值較低，不能滿足主廠房對(duì)地基的要求，而其下伏的④-1，④-2地層為沖湖相沉積的粉土及粉質(zhì)粘土，局部地段為軟塑狀態(tài)，且其承載力特征值僅為140 kPa及160 kPa;而⑤-1層僅在一個(gè)孔內(nèi)呈薄層出現(xiàn)，在主廠房地段其北部呈零星透鏡體狀分布，在南部邊緣呈大的透鏡體分布，其承載力特征值僅為140 kPa，會(huì)對(duì)主廠房及煙囪造成不均勻沉降的影響。故場(chǎng)地地基不能滿足電廠主廠房的天然地基的要求，必須采用人工地基。

依據(jù)主廠房及煙囪地段地層特征，在主廠房地段由于其下地層中分布的四層砂層⑤-3及⑤-4細(xì)砂在水平方向及垂直方向上分布不均，fak=210 kPa，⑥-1中砂fak=260 kPa，且水平方向上分布不均，⑦-1中粗砂fak=300 kPa。均不能作為端承樁基的良好持力層，而場(chǎng)地的地下水位為19 m～22 m，所以采用以摩擦為主的混凝土灌注樁，樁基放在⑥-1層或⑦-1層上。實(shí)際灌注樁設(shè)計(jì)樁徑800 mm，設(shè)計(jì)有效樁長(zhǎng)為28.0 m。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的靜載試驗(yàn)，混凝土灌注樁單樁極限承載力達(dá)到5 360 kN，滿足主廠房、煙囪等主要建(構(gòu))筑物對(duì)地基承載力的要求。

對(duì)于廠區(qū)內(nèi)一些重要的附屬建(構(gòu))筑物，基礎(chǔ)可能放在②層，③-1或③-2層上，這三層均為濕陷性黃土，且④-1層及④-2層工程特性不好，承載力低，而⑤-1層上部土層的強(qiáng)度不大且分布不均勻。故不能采用天然地基，可采用鉆孔擠密樁進(jìn)行人工地基處理。實(shí)際設(shè)計(jì)樁按正三角形布置，樁間距為1.20 m，設(shè)計(jì)成樁直徑為600 mm，有效樁長(zhǎng)為13.0 m，成樁材料為3∶7灰土。頂部設(shè)置500 mm厚3∶7灰土褥墊層。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)試驗(yàn)區(qū)復(fù)合地基的檢測(cè)，地基承載力特征值達(dá)到245 kPa，并消除了地基土的濕陷性，滿足一般建(構(gòu))筑物對(duì)地基承載力的要求。對(duì)于一些小的附屬建(構(gòu))筑物，可以把地基基礎(chǔ)放在②層或③-1層上，但須按照GB 50025-2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范等相關(guān)規(guī)程規(guī)范的要求，在基礎(chǔ)下做好墊層的處理。

3 結(jié)語(yǔ)

混凝土灌注樁和鉆孔擠密樁是兩種不同思路的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案，各有特點(diǎn)。混凝土灌注樁能提供很高的地基承載力，傳力明確，工程特性較好，但造價(jià)較高;鉆孔擠密樁復(fù)合地基是要充分發(fā)揮擠密樁與樁間土相互擠壓作用后的效果，達(dá)到消除濕陷性，提高地基承載力的目的，造價(jià)略低。在工程實(shí)例中，根據(jù)不同需要選用不同的地基處理方案，充分發(fā)揮了這兩種方案的特點(diǎn)，達(dá)到了節(jié)約投資、加快工程進(jìn)度，取得良好社會(huì)效益的效果，為以后類似工程的地基處理方案選擇提供了較好的思路。

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

［2］GB 50025-2004，濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范［S］.

［3］DL/T 5024-2005，電力工程地基處理技術(shù)規(guī)程［S］.