淺談電力土建地基處理技術(shù)的發(fā)展

摘要：針對(duì)目前電力建設(shè)大型機(jī)組數(shù)量越來越多，電力土建工程對(duì)地基處理技術(shù)要求日益嚴(yán)格的特點(diǎn)，文章從設(shè)計(jì)的角度分析了復(fù)合地基、地基設(shè)計(jì)、巖土工程一體化、地基承載力的使用和人工地基樁基的選擇方面進(jìn)行了深入探究，以期為將來的建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：地基設(shè)計(jì)；地基處理；巖土一體化

中圖分類號(hào)：TU47 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-8937（2014）15-0162-02

科技的迅猛發(fā)展，促進(jìn)了地基處理技術(shù)的深入發(fā)展，尤其是近些年來，電力土建過程中的地基處理取得了前所未有的發(fā)展。同時(shí)，隨著人們對(duì)電的需求量日益增加，電力建設(shè)也進(jìn)入了以300 MW及其以上的大型機(jī)組作為主力機(jī)組的快速發(fā)展時(shí)期，電力土建工程對(duì)地基承載力、變形及地基差異沉降等具有更嚴(yán)格的要求。據(jù)相關(guān)部門的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，在電力建設(shè)中，地基處理的費(fèi)用已經(jīng)提高到整個(gè)工程造價(jià)的三分之一，部分甚至達(dá)到二分之一。所以，為了節(jié)約成本，采取國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)對(duì)電力土建地基進(jìn)行處理，是電力控制造價(jià)的重要措施。筆者結(jié)合多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)此問題進(jìn)行探討。

1推廣復(fù)合地基的應(yīng)用

復(fù)合地基理論雖然是最近十年才發(fā)展起來的新理論，然而它先進(jìn)的處理技術(shù)和設(shè)計(jì)思想名列世界前茅。在根據(jù)復(fù)合地基理論進(jìn)行施工時(shí)，需要考慮的首要因素是樁間土的承載能力，若承載能力不足，可以由樁來承擔(dān)一部分。具體做法如下：在樁基頂部增加一層砂性土褥墊，經(jīng)過這種方法處理后，樁間土的承載能力高達(dá)90%以上，承載力問題迎刃而解。究其原因，主要包括以下三點(diǎn)：

①電力負(fù)荷被樁和土兩者一起分擔(dān)。與樁間土相比，樁模量高、沉降小，設(shè)置褥墊的目的在于將荷載傳遞到樁和樁間土上，此時(shí)樁間土首先承擔(dān)荷載，而樁的承載力略微滯后。②合理厚度的墊層能夠調(diào)節(jié)樁和樁間土承擔(dān)荷載的百分比。通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，若墊層的厚度超過10 cm，就能保證樁間土承載力的超前發(fā)揮。③極少地基的應(yīng)力集中。通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，如果墊層的厚度超過10 cm，就會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中變得很小。總之，采取復(fù)合地基應(yīng)用，不僅能有效保護(hù)樁，還能降低工程投資。

2地基設(shè)計(jì)盡量采用變形控制與變形協(xié)調(diào)法

地基設(shè)計(jì)通常包括兩方面：第一，地基的強(qiáng)度設(shè)計(jì)；第二，地基的變形計(jì)算。設(shè)計(jì)強(qiáng)度具有較強(qiáng)的靈活性，但建筑物的變形值必須小于地基變形的允許值，這是電力設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的基本原則。對(duì)電力建設(shè)工程來說，地基變形計(jì)算與普通建筑物具有較大區(qū)別，其除了要滿足基本的地基變形要求外，同時(shí)還必須滿足高溫、高壓等對(duì)地基變形的基本要求。因此，控制好地基變形是電力工程建設(shè)的核心環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段，對(duì)于電力土建工程變形計(jì)算準(zhǔn)確度還需進(jìn)一步提升，雖然目前的計(jì)算方法誤差很小，但在具體計(jì)算時(shí)還要重視以下幾方面的問題：①計(jì)算沉降時(shí)處于不同深度應(yīng)力計(jì)算應(yīng)包括兩部分：自身應(yīng)力和附件應(yīng)力；②計(jì)算沉降的荷載通常包括標(biāo)準(zhǔn)荷載及準(zhǔn)永久荷載，對(duì)于那些瞬間荷載可不予考慮；③對(duì)電力建設(shè)項(xiàng)目所在地的土質(zhì)進(jìn)行深入分析，要重視土層分布不均勻性對(duì)地基沉降造成的不良影響；④變形計(jì)算時(shí)的應(yīng)力值應(yīng)該僅包含附加應(yīng)力值，而不包含自重應(yīng)力，主要原因在于自重應(yīng)力屬于自然現(xiàn)象，不會(huì)產(chǎn)生沉降量。

3巖土工程一體化的推進(jìn)

迄今為止，巖土工程在世界上出現(xiàn)的時(shí)間約為40年，在我國(guó)出現(xiàn)僅10年。在電力土建工程建設(shè)過程中，巖土工程的地位無可替代，雖然現(xiàn)階段存在巖土工程的勘察、設(shè)計(jì)、施工等，但惟獨(dú)缺少巖土工程的科研和施工專業(yè)隊(duì)伍。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，每年我國(guó)對(duì)巖土工程的投資還是巨大的，每年約為10億元左右，因此建立電力工程一體化的專業(yè)機(jī)構(gòu)是亟不可待的。

巖土工程具有極強(qiáng)的綜合性，融入了地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、工程機(jī)械等多種學(xué)科，在實(shí)際施工過程中，必須要勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等多方面的密切配合。按照以往的國(guó)際慣例和國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀，巖土工程應(yīng)該首先成立兩種類型機(jī)構(gòu)：其一，咨詢機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的主要作用是承擔(dān)勘察、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、科研等工作；其二，綜合性巖土施工公司。就現(xiàn)狀來說，我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)騰飛發(fā)展的時(shí)期，建立相應(yīng)的專業(yè)公司是市場(chǎng)發(fā)展的必須，這在一定程度上能夠降低成本，控制造價(jià)。

4地基承載力使用要具有科學(xué)性、合理性

巖土工程師良莠不分，部分在進(jìn)行具體設(shè)計(jì)師不能進(jìn)行合理計(jì)算和應(yīng)用，因此提高了投資，同時(shí)還出現(xiàn)了不必要的風(fēng)險(xiǎn)。地基承載力分為基本值、標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值、使用值，它們之間存在密切聯(lián)系?；局凳侵冈谑┕がF(xiàn)場(chǎng)對(duì)荷載進(jìn)行測(cè)試所取得的數(shù)值，如果對(duì)3個(gè)荷載進(jìn)行測(cè)試得到承載力基本值的極差<30%，計(jì)算3個(gè)基本值的平均值，所得數(shù)值即為標(biāo)準(zhǔn)值。在具體設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目時(shí)，要將地基承載力的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行修正，經(jīng)過修正后的值即為設(shè)計(jì)值。將設(shè)計(jì)值進(jìn)行變形計(jì)算，所得數(shù)值可能與容許變形值存在偏差，為了減小偏差的存在，要對(duì)設(shè)計(jì)值進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕档秃吞岣?，最終所得的數(shù)值即為使用值。

必須注意的是，如果計(jì)算出來的承載力數(shù)值小于設(shè)計(jì)值，此時(shí)不必非把地基承載力用足，具體值要根據(jù)變形計(jì)算結(jié)果來確定。若變形計(jì)算所獲得的數(shù)值小于容許值，此時(shí)使用值允許超過設(shè)計(jì)值，但偏差的數(shù)值不能過大，要滿足建筑行業(yè)根據(jù)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算的地基承載力；若計(jì)算獲得的數(shù)值大于容許值，此時(shí)設(shè)計(jì)值要進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕档?。因此，?duì)統(tǒng)一地基而言，地基承載力的設(shè)計(jì)值、使用者都存在一定程度的不同，合理使用是重要的設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則。

5人工地基樁型的選擇

在進(jìn)行地基施工過程中，對(duì)于地基的處理應(yīng)該做好多種方案進(jìn)行最佳性價(jià)比選擇。

5.1天然地基與人工地基的界限

在建設(shè)火電廠時(shí)，首先要對(duì)主廠房BC列的沉降進(jìn)行計(jì)算，若計(jì)算變形值在15~20 cm之間，同時(shí)壓縮層土質(zhì)相對(duì)均勻，此時(shí)可無需對(duì)地基進(jìn)行處理，采用天然地基即可；若在基礎(chǔ)底面15~20 m之下的部分存在低壓縮性的下臥土層時(shí)，此時(shí)可采用人工地基短樁處理。

5.2人工地基的處理深度

對(duì)人工地基深度進(jìn)行選擇時(shí)，必須要遵循的原則是變形控制。對(duì)于電廠來說，并非所有主廠房都需進(jìn)行人工地基處理，通常情況下只在變形值>15 cm時(shí)才需進(jìn)行處理，同時(shí)處理的深度滿足要求、合理即可，沒必要將變形值降為零，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般經(jīng)過處理后的變形值仍然可以預(yù)留5~8 cm，這樣會(huì)避免造成浪費(fèi)。推廣這個(gè)設(shè)計(jì)原則，能夠降低能耗，降低投資，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

5.3樁型的選擇

根據(jù)我國(guó)建筑業(yè)的基本特點(diǎn)，樁型選擇通常按照以下要求進(jìn)行選擇：

①若地基處理滿足以下兩個(gè)條件：第一，處理深度<10 m；第二，沒有地下水。此時(shí)地理處理方法可選擇泥土夯實(shí)樁或者強(qiáng)夯法；

②若地理處理滿足以下兩個(gè)條件：第一，10 m<處理深度<20 m；第二，有地下水。此時(shí)地基處理方式的選擇可依據(jù)不同的目進(jìn)行，如果主要目的消除地基野液化，此時(shí)可選擇用振沖碎石樁處理；如果主要目的是為了減少變形、提高地基強(qiáng)度，此時(shí)可選擇水泥攪拌樁、CFG樁等。

③若地理處理深度范圍為40~60 m，此時(shí)可選擇預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管樁。

④若地理處理深度超過60 m，此時(shí)可選擇鋼管樁或者H型剛樁。

6結(jié)語

綜上所述，雖然我國(guó)的電力土建地基技術(shù)有了一定的發(fā)展，但還存在一定的不足。因此，在具體施工過程中，地基處理方案要因地制宜，具體問題具體分析。不僅要充分借鑒外國(guó)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，也要結(jié)合工程的具體實(shí)踐，不僅要具有較高的施工質(zhì)量，還要節(jié)約投資，縮短工期，從而獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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