淺談微型鋼管樁在火電廠脫硝改造工程中的應(yīng)用

【摘要】大氣污染日趨嚴重，火力發(fā)電廠的脫硫、脫硝環(huán)保指標逐步提高，早期建設(shè)的火力發(fā)電廠均為考慮脫硫、脫硝裝置的建設(shè)，均需要進行改造。由于早期電廠環(huán)保指標要求相對較低，未考慮脫硫、脫硝裝置的規(guī)劃，為滿足環(huán)保要求，電廠需進行加裝改造且多數(shù)電廠現(xiàn)有場地、原有地基處理等條件均不能滿足改造設(shè)計要求，需要進行地基處理或加固方能滿足設(shè)計要求。現(xiàn)有地基處理、地基加固方案較多，對不同場地有不同的方案如基礎(chǔ)補強注漿加固法、加大基礎(chǔ)底面積法、微型鋼管樁等方法。其中微型鋼管樁相對較少利用，本文針對微型鋼管樁在脫硝改造工程中應(yīng)用進行闡述。

【關(guān)鍵詞】地基處理；微型鋼管樁

由于早期電廠建設(shè)期，未考慮脫硝、脫硫建設(shè)場地，導(dǎo)致脫硫、脫硝改造工程時，工程場地不能滿足設(shè)備布置、結(jié)構(gòu)布置及安全的要求，且因改造工期較短（多數(shù)改造工程均在主機檢修期進行對接），改造過程中的多數(shù)基礎(chǔ)工作（地基處理、基礎(chǔ)施工、支撐體系的施工）是在機組正常運行狀態(tài)下進行。為了滿足改造工程需要和不影響機組運行，整個脫硫、脫硝改造方案既要確保脫硝裝置的安全性、合理性、經(jīng)濟性，還要保證在改造過程中不影響機組運行。實際情況下，多數(shù)電廠地質(zhì)條件不好、建設(shè)場地狹小，大型機械無法進入施工現(xiàn)場，導(dǎo)致工程設(shè)計、施工困難重重，尤其是地基處理方面。為滿足工程需要，改造工程的地基處理方案就成為整個工程的重要環(huán)節(jié)。本文針對一種地基處理方案---微型鋼管樁的運用進行闡述。

鋼管樁為鋼樁基礎(chǔ)的一種。在上個世紀50年代被國外大量使用，在國內(nèi)應(yīng)用很少。由于鋼材抗壓、抗拉強度高，材質(zhì)均勻，延性好，抗彎、抗剪能力強，所以鋼管樁均有承載能力大、規(guī)格多選用余地大、樁長易調(diào)整、浪費少、擠土有限、對周邊影響小、質(zhì)量有保證作等優(yōu)點突出的樁型，其在高層、超高層中正逐步得以應(yīng)用。雖然鋼管樁在目前社會上已經(jīng)運用，但大多工程實例均運用在場地開闊及民用建筑項目中，且采用的鋼管樁直徑相對較大，相對地基條件較差的新建工程較為經(jīng)濟適用。

微型鋼管樁系鋼管樁的一種，可適用于新建建筑的地基處理，也可以用于既有建筑地基加固。即為微型則該樁型不僅具備鋼管樁本身自由的有點，還具備微型樁固有特點。其本身尺寸小，可操作性強；施工機械小，對場地條件要求不高，對場地狹小、地質(zhì)條件差的場地有突出的優(yōu)勢 。該樁型多用于邊坡支護中，在脫硝改造工程很少使用。結(jié)合微型鋼管樁的諸多優(yōu)點，本文通過廣西某電廠脫硝改造實例，對微型鋼管樁（小直徑的鋼管樁，鋼管￠146）在改造工程中的實際運用闡述一下。

一、工程概況

1.場地情況

該電廠廠址位于山區(qū)，總的布置場地相對較小。尤其爐后部分，場地布置相當緊湊，空間狹小。由于主廠本身場地狹小，送風機布置在鍋爐左右兩側(cè)（常規(guī)布置在鍋爐正后方），送風機支架距鍋爐房軸線距離1.7m，且原送風機支架未考慮脫硝建設(shè)，沒有荷載余量。脫硝裝置只能結(jié)合現(xiàn)場實際情況（必需保證主機大修前正常運行），進行合理布置在鍋爐兩翼，即送風機所在場地周邊。在預(yù)建場地內(nèi)布置有送風機基礎(chǔ)、送風機支架、送風機風道支架等其它零星設(shè)備及基礎(chǔ)。且在預(yù)建場地上空有許多主廠架空管道存在（管底凈高2.5m）。

2.地質(zhì)情況

填土：主要成分為碎石、角礫、磚塊、粘性土，建筑垃圾等，層底埋深0.50～7.00m。局部地段上部覆蓋混凝土層。

軟塑狀混碎石粘土2號層：混多量角礫、碎石，土質(zhì)結(jié)構(gòu)較差，局部含有泥質(zhì)、有機質(zhì)，濕，以軟塑狀態(tài)為主，局部為可塑狀，厚度5m～6m。地基承載力特征值150kpa.

混碎石粘土3號層：混多量碎石、角礫，局部混塊石和孤石等。碎石成分為硅質(zhì)巖、燧石，灰色、灰黑色、巖質(zhì)堅硬，棱角明顯，未風化，粒徑一般5mm～40mm，含量10%～40%，極不均勻，多者富集含粘土碎石、角礫和礫砂，少者為較純的粘土。塊石大小200mm～400mm，為風化不全的燧石團塊，巖質(zhì)堅硬，鉆進困難。土層呈濕，硬塑～堅硬狀，結(jié)構(gòu)密實。厚度變化較大。地基承載力特征值220kpa.

混碎石粘土4號層：棕黃、黃褐色，混多量碎石、角礫等、局部混塊石，成分為硅質(zhì)巖、燧石，堅硬，棱角狀，粒徑10mm～60mm，含量20%～45%?？伤軤顬橹?，局部為硬塑狀。厚度1.0m～24.75m，變化很大。地基承載力特征值190kpa.

基巖地層巖5號層：主要為石灰?guī)r、硅鋁巖，局部分布有煤層。局部存在裂隙、溶洞。

3.原有建構(gòu)筑物地基及基礎(chǔ)

原有鍋爐基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)（主廠原采用鉆孔灌注樁1000mm、800mm直徑）。送風機及其他零星設(shè)備基礎(chǔ)均為天然地基。兩種基礎(chǔ)埋深4m。

4.設(shè)計及施工難點

施工方面：由于現(xiàn)場實地狹小，現(xiàn)有場地大型機械根本無法進入現(xiàn)有場地。如螺旋鉆機、壓路機、挖掘機、混凝土罐車等均無法進入現(xiàn)場，現(xiàn)場施工只能進入小型柴油機、人工推車等小型設(shè)備。

設(shè)計方面：結(jié)合脫硝設(shè)計數(shù)據(jù)，現(xiàn)場實際情況，施工條件的制約，設(shè)計方案存在以下難點：脫硝最大柱腳力約400T左右，采用天然地基，基礎(chǔ)要求面積較大，現(xiàn)場沒有足夠的場地布置基礎(chǔ)；采用大型灌注樁時，需要大型機械鉆孔，但大型鉆孔機械要求場地凈空較高，占地面積相對較大，現(xiàn)場空間狹小（機械成孔樁基無法實現(xiàn)）；采用人工挖孔樁的模式，因地下水豐富存，容易在成孔過程中塌孔，且需在水中帶電作業(yè)（排水作業(yè)），施工過程中存在重大安全隱患；采用大開挖方式進行基礎(chǔ)擴大截面方法，由于場地有限，基礎(chǔ)埋深較深，放坡不能滿足要求且地下水較豐富，大開挖會影響到主機運行的安全。從而現(xiàn)有的常規(guī)地基處理方案灌注樁、擴大截面等方案地基承載力均不能滿足設(shè)計要求。

5.設(shè)計方案確定

結(jié)合以上情況，需要大型機械（大型鉆孔樁、擴大截面法等）進行作業(yè)的施工方案及人工帶電帶水作業(yè)的設(shè)計方案均無法實現(xiàn)。從而該工程的地基處理必須選擇施工機械小、設(shè)計強度高、靈活性強的地基處理方案。最終，結(jié)合設(shè)計需要、現(xiàn)場實地及機組運行情況，唯一滿足該場地的地基處理方案為微型鋼管樁。

二、微型鋼管樁的實際運用

1.微型鋼管樁設(shè)計數(shù)據(jù)及細部說明、要求

1）鋼管樁采用地質(zhì)管DZ40（￠146X4.5），鋼管外涂環(huán)氧煤瀝青防腐涂料，厚度不小于1mm，涂刷前需除銹，等級為ST3。樁長27m，單樁承載力設(shè)計值320KN。

2）鋼管內(nèi)注漿采用水灰比0.45：1～0.5：1的純水泥漿灌注。水泥采用P.O42.5，水泥漿比重約1.85，水泥漿強度等級為M30。

3）與大直徑鋼管樁不同處，底部開口，確保樁側(cè)水泥漿沖填質(zhì)量，否則影響樁側(cè)土的摩阻力發(fā)揮?？紤]到鋼管直徑小，且鋼管進入完整灰?guī)r1m，不需在孔底內(nèi)加十字撐。不加十字撐能確保當孔底存在少量殘留巖芯，不影響鋼管壁直接落在巖層上；另當殘留巖芯較多時，可通過鉆具清掃孔底殘留巖芯，不影響樁身質(zhì)量。

4）溢漿孔的設(shè)置：溢流孔距鋼管底100mm、200mm、700處的鋼管壁對開2個孔，孔徑20mm，開孔方向與前兩孔連線呈90度關(guān)系。各組孔呈梅花形布置，以減少注漿時的阻力，保證注漿均勻。

5）鋼管樁施工時，每個柱下面選擇1根工程樁進行超前孔鉆孔勘探，樁端入巖深度2米，確認巖層下是否存在溶洞。樁的具體位置優(yōu)先選擇中心位置。

2.微型鋼管樁所需機械及流程

施工機械：地質(zhì)鉆機（150型）用于成孔占地面積需要1.5x2m，要求凈高2m，置于施工現(xiàn)場，可以滿足現(xiàn)場施工操作要求；水泥攪拌機（低速JJB-2B）灌漿泵（BW150型）均布置于施工現(xiàn)場外。

施工流程：放線定樁位及高程→鉆機就位→造孔→下放鋼管→灌漿→移鉆機到另外孔位。

3.微型鋼管樁施工中運用的注意事項

除常規(guī)樁基施工所要的注意問題外，如現(xiàn)有設(shè)備及設(shè)施的保護、施工前確認地上、地下設(shè)施等障礙的排出、臨時設(shè)施、安全設(shè)施就位等，需要特別說明的如下：

1）注漿時注漿管不得彎折纏繞，時刻注意壓力表，以免壓力過高管炸傷人。

2）現(xiàn)場插拔注漿管人員佩戴防護眼鏡，以免漿液濺入眼中。

3）每根樁注漿結(jié)束后，注漿管要保持壓力3分鐘，等壓力消減之后拔掉注漿管，這樣既有利于保障注漿效果和樁身質(zhì)量，也避免壓力過高傷人。

4.應(yīng)注意的質(zhì)量問題

1）嚴格控制垂直偏差：由于樁基直徑、樁間距較小，施工水平尺前后左右調(diào)整好鉆機水平度，為控制樁位偏差，先用精密儀器確定樁位，并做固定標點后進行施工。

2）預(yù)防孔壁坍塌：因樁位土質(zhì)不好，或地下水滲出而使孔壁坍塌。成孔后應(yīng)及時進行對成孔質(zhì)量進行檢查，確認滿足設(shè)計要求后，應(yīng)盡快完成樁身就為澆筑工作，以免塌孔。

3）認真清理孔底殘留虛土：成孔、修邊以后有較多虛土、碎磚，認真清除。在放鋼管前后均要認真檢查孔底，清除虛土雜物。

4）嚴控樁身水泥漿質(zhì)量：有縮頸、空洞、夾土等現(xiàn)象。在澆筑前一定要做好操作技術(shù)交底，堅持一次澆筑、連續(xù)作業(yè)。

5.微型鋼管樁檢測

通過豎向抗壓靜載試驗3根樁，實測單樁豎向抗壓極限承載力在692kN～721kN之間，均大于單樁豎向抗壓承載力設(shè)計值320kN的2.0倍，單樁豎向承載力滿足設(shè)計要求。

結(jié)束語

本文通過工程實例，利用微型鋼管樁進行地基處理，有效地解決場地狹小、地質(zhì)條件差的脫硝改造工程實施的難題，為工程建設(shè)提供安全、合理的技術(shù)支持，對類似工程實施提供有利的依據(jù)。