某發(fā)電廠區(qū)地基處理及樁基選型方案分析

馮穎

摘? 要：該項(xiàng)目場(chǎng)地表面覆蓋較厚未經(jīng)處理的雜填土，并還需進(jìn)行回填才能滿足設(shè)計(jì)場(chǎng)地標(biāo)高，場(chǎng)地東北角有淤泥層出露，需在項(xiàng)目開(kāi)展前進(jìn)行表層土的預(yù)處理。文中比較了幾種地基處理的方案，推薦時(shí)間性和經(jīng)濟(jì)性兼得的強(qiáng)夯方案。該項(xiàng)目建構(gòu)筑物較多，該文對(duì)比了幾種樁基形式的適用條件，并在經(jīng)濟(jì)性上進(jìn)行比較，推薦使用兼顧承載能力與經(jīng)濟(jì)性的預(yù)應(yīng)力管樁樁型。

關(guān)鍵詞：地基處理 強(qiáng)夯 樁基選型 預(yù)應(yīng)力管樁

中圖分類號(hào)：U443.156? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：The surface of the project site is covered with thick untreated miscellaneous fill， and backfilling is required to meet the design site elevation. There is a sludge layer exposed in the northeast corner of the site， so the topsoil shall be pretreated before the project is carried out. Several ground treatment schemes are compared， and the dynamic compaction scheme with both timeliness and economy is recommended. There are many buildings and structures in this project. This paper compares the applicable conditions of several pile foundation forms and compares them in terms of economy. It is recommended to use the prestressed pipe pile type taking into account bearing capacity and economy.

Key Words： Ground improvement; Dynamic compaction; Pile foundation selection; Prestressed pipe pile

1 項(xiàng)目建設(shè)概況

項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)：廣東省惠州市。

項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模：兩套460 MW級(jí)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。

2 廠址巖土工程條件

2.1 地層巖性特征及地基承載力

場(chǎng)地巖土體的工程地質(zhì)分層主要根據(jù)巖土類別、成因、狀態(tài)或密實(shí)度、含有物、埋藏條件、風(fēng)化等級(jí)等因素劃分?，F(xiàn)按從上至下的順序描述。

2.1.1雜填土（層號(hào)①1）

雜色，主要由粉質(zhì)黏土、磚塊和碎石塊等組成，新近堆填，人工成因。濕，松散。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)擊數(shù)為8擊。揭露厚度為1.50～3.00 m。

2.1.2素填土（層號(hào)①2）

灰黃、灰褐色，主要有粉質(zhì)黏土和中細(xì)砂等組成，新近堆填，人工成因。濕，松散。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)擊數(shù)為8擊。揭露厚度為2.00～5.00 m。

2.1.3淤泥（層號(hào)②）

灰黃、灰黑色，切面較光滑，手捏膩滑，含有機(jī)質(zhì)，略具腥臭味，表層0.80 m為耕植土，淤積成因。飽和，流塑。僅分布于場(chǎng)地東北角，厚度為3.30 m。

2.1.4粉質(zhì)黏土（層號(hào)③）

褐、灰褐、紅褐色，黏性一般，韌性中等，切面稍光滑，局部混少量砂顆粒和有機(jī)質(zhì)，沖積成因。濕，可塑。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)擊數(shù)為6～12擊。揭露厚度為2.20～3.60 m。

2.1.5粉質(zhì)黏土（層號(hào)④）

褐紅、磚紅色，黏性較差，韌性一般，切面粗糙，局混全風(fēng)化殘塊及石英砂粒，原巖結(jié)構(gòu)模糊可見(jiàn)，手掰易散，遇水軟化崩解，殘積成因。稍濕，硬塑。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)擊數(shù)27～29擊。揭露厚度為1.60～2.90 m。

2.1.6全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖（層號(hào)⑤1）

深褐、褐紅色，原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，礦物成分除石英外已大部分風(fēng)化為黏土礦物，風(fēng)化程度不均勻，巖芯多呈堅(jiān)硬土柱狀，局部砂土狀，手捏易散，易遇水軟。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)擊數(shù)為37擊。埋藏深度變化較大，揭露厚度為1.10～3.00 m。

2.1.7強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖（層號(hào)⑤2）

深褐、褐紅色，風(fēng)化強(qiáng)烈，原巖結(jié)構(gòu)清晰可辨，巖芯呈堅(jiān)硬土柱狀和半巖半土狀，巖質(zhì)軟，手折易斷，易遇水軟化。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)擊數(shù)為50～100擊。揭露厚度為0.70～3.60 m。

2.1.8中等風(fēng)化泥質(zhì)砂巖（層號(hào)⑤3）

深褐、紅褐、黑褐色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，礦物成分主要為石英及黏土礦物，巖芯多呈柱狀，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖面較光滑，巖質(zhì)較軟，錘擊聲啞，揭露厚度為6.00～7.50 m。

2.2水文地質(zhì)條件

本場(chǎng)地地下水水位埋深為0.50～1.50 m，地下水位高程7.70～10.09 m，場(chǎng)地地下水位埋藏深度淺，水量較豐富。

3場(chǎng)地地基處理方案

3.1對(duì)于軟弱土的處理

場(chǎng)地東北附近有揭露淤泥（層號(hào)②），屬軟弱土，欠固結(jié)，地基承載力低，屬高壓縮性土，工程性能差?？刹捎脧?qiáng)夯、水泥土攪拌樁、砂石樁等方法處理，各方法的特點(diǎn)如下。

3.1.1強(qiáng)夯

將大噸位重錘起吊到一定高度后自由落下，在極短時(shí)間內(nèi)對(duì)地基土體施加巨大的沖擊能量，反復(fù)沖擊及其產(chǎn)生波，使土體受到瞬間的加荷、卸荷及剪切反復(fù)作用，土中孔隙壓縮，同時(shí)土體周圍產(chǎn)生裂隙，孔隙水順利排出，使土粒原有的接觸形式被破壞而產(chǎn)生位移，變?yōu)樾碌妮^為穩(wěn)定的接觸形式，從而達(dá)到增加土體密度、提高強(qiáng)度的目的。強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基[1-4]。

3.1.2水泥土攪拌樁

用于加固飽和軟黏土地基的一種方法，利用水泥作為固化劑，通過(guò)特制的攪拌機(jī)械，在地基深處將軟土和固化劑強(qiáng)制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)地基。適用于處理正常固結(jié)的淤泥、淤泥質(zhì)土、素填土、黏性土、粉土、粉細(xì)砂、中粗砂、飽和黃土等土層。不適用于含大孤石或障礙物較多且不易清除的雜填土、欠固結(jié)的淤泥和淤泥質(zhì)土、硬塑及堅(jiān)硬的黏性土、密實(shí)的砂類土，以及地下水滲流影響成樁質(zhì)量的土層[2-3]。

3.1.3砂石樁

指用振沖或沉管等方式在軟弱地基中成孔后，再將砂石擠壓入土孔中，形成砂石所構(gòu)成的密實(shí)樁體。適用于擠密處理松散砂土、粉土、粉質(zhì)黏土、素填土、雜填土等地基，以及用于處理可液化地基[2-3]。

采用強(qiáng)夯法、水泥土攪拌樁、砂石樁都可對(duì)表層軟弱土層進(jìn)行有效加固，但強(qiáng)夯法是最常用，也是最經(jīng)濟(jì)、最快速的[5]。由于揭露淤泥（層號(hào)②）厚度不大，且埋深淺，故該區(qū)域采用清淤后回填至場(chǎng)地標(biāo)高，再對(duì)回填土進(jìn)行強(qiáng)夯處理。

3.2對(duì)大面積厚層填土的處理

場(chǎng)地雜填土①1、素填土①2呈松散狀，均勻性差，工程性能差，成分雜，土質(zhì)不均勻，孔隙大，欠固結(jié)，在荷載作用下容易產(chǎn)生破壞或產(chǎn)生沉降，遇水易產(chǎn)生濕陷并引起沉降，對(duì)場(chǎng)地和建（構(gòu)）筑物地基將造成不良工程影響，建議開(kāi)展地基預(yù)處理工作。

預(yù)處理方法建議采用強(qiáng)夯結(jié)合分層碾壓的方式[5-6]。處理目的包括：（1）提高填土密實(shí)度和承載力;（2）全部或部分消除土樁側(cè)負(fù)摩擦力;（3）減小場(chǎng)地長(zhǎng)期后期運(yùn)行使用過(guò)程中的“工后”沉降。

3.3樁基方案的適宜性選擇

該場(chǎng)地需建造的建（構(gòu)）筑物包括主廠房、余熱鍋爐和煙囪，以及輔助生產(chǎn)廠房、生活區(qū)等。需按各建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)反力，結(jié)合地質(zhì)情況選擇合適基礎(chǔ)形式。

各種樁型在該工程的適宜性分析如下。

3.3.1預(yù)應(yīng)力管樁

具有施工方便、工期短、工效高、工程質(zhì)量可靠、樁身耐打性好等優(yōu)點(diǎn)，適用于樁尖持力層起伏不大，在樁長(zhǎng)范圍內(nèi)無(wú)難以穿過(guò)的土層、孤石、障礙物的場(chǎng)地[7]。根據(jù)勘察資料，場(chǎng)地覆巖土層主要為人工堆積素填土和填石、淤泥等，場(chǎng)地下伏基巖為泥質(zhì)砂巖，無(wú)孤石存在。因此可采用預(yù)應(yīng)力管樁，持力層可選擇⑤2強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖或⑤3中等風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。

3.3.2沖（鉆）孔灌注樁

能穿越各種復(fù)雜地層和形成較大的單樁承載力，適應(yīng)各種地質(zhì)條件和不同規(guī)模建筑物。對(duì)于樁尖持力層起伏較大，碎石類土及夾層多、風(fēng)化不均、軟硬變化較大的巖層尤為適宜。施工時(shí)具有低噪音、震動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn);不足之處是樁底沉泥清孔質(zhì)量較難控制，施工質(zhì)量?jī)?yōu)劣可使樁的端承力相差數(shù)倍，而施工中泥漿對(duì)環(huán)境有一定的影響。

3.3.3旋挖成孔灌注樁

是鉆孔灌注樁的改進(jìn)型，適用地質(zhì)條件與鉆孔灌注樁相同。旋挖成孔灌注樁具有施工速度快、工期短、噪音小、沉渣減少、質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，尤其摩擦力為主的長(zhǎng)樁具有優(yōu)勢(shì)。但旋挖鉆機(jī)的螺旋鉆頭不能進(jìn)入硬質(zhì)的中、微風(fēng)化巖，當(dāng)要進(jìn)入硬質(zhì)中、微風(fēng)化巖時(shí)需要改用沖擊成孔;遇到孤石也會(huì)影響樁的垂直度和質(zhì)量。但旋挖成孔灌注樁單方造價(jià)略高于沖（鉆）孔灌注樁。

3.4樁基經(jīng)濟(jì)性比較

廠區(qū)建構(gòu)筑物的樁型進(jìn)行比選如下。

（1）Φ800的灌注樁，豎向承載力約4 000 kN，樁長(zhǎng)按12 m。

（2）Φ600的預(yù)應(yīng)力管樁，豎向承載力約2 000 kN，樁長(zhǎng)按10 m。

根據(jù)兩種樁型的承載力對(duì)比可知，單根Φ800的灌注樁承載力約為兩根Φ600預(yù)應(yīng)力管樁，按照等承載力原則，Φ800灌注樁的單樁承臺(tái)、兩樁承臺(tái)、三樁承臺(tái)對(duì)應(yīng)于Φ600預(yù)應(yīng)力管樁的兩樁承臺(tái)、四樁承臺(tái)、六樁承臺(tái)。

結(jié)合上表，再考慮預(yù)應(yīng)力管樁施工簡(jiǎn)便、快速、工期短的優(yōu)點(diǎn)，管樁綜合效益要大大高于使用灌注樁，因此該項(xiàng)目推薦采用預(yù)應(yīng)力管樁。

4結(jié)論及建議

經(jīng)上述分析，現(xiàn)提出如下結(jié)論與建議。

（1）對(duì)于該廠址的厚填土區(qū)域采取強(qiáng)夯處理的地基處理方式。

（2）主廠房等荷載較大的建構(gòu)物采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，持力層可選擇強(qiáng)風(fēng)化或中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。

（3）對(duì)于荷載較小的建筑物及設(shè)備基礎(chǔ)，可采用經(jīng)人工處理后的地基基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 錢(qián)家歡，錢(qián)學(xué)德，趙維炳，等.動(dòng)力固結(jié)的理論與實(shí)踐[J].巖土工程學(xué)報(bào)，1986（6）：1-17.

[2] 顧鵬.公路施工軟土地基處理技術(shù)及控制要點(diǎn)探究實(shí)踐[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2021（20）：168-170.

[3] 劉松玉，周建，丁選明，等.地基處理技術(shù)進(jìn)展[J].土木工程學(xué)報(bào)，2020，53（4）：93-110.

[4] 潘婷婷.地基處理新技術(shù)及應(yīng)用[J].巖土工程技術(shù)，2017，31（2）：91-96.

[5] 王家磊，韓進(jìn)寶，馬新巖，等.高能級(jí)強(qiáng)夯加固深厚雜填土地基現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2021，17（4）：1154-1163，1189.

[6] 魏子揚(yáng)，黃彥森，黃質(zhì)宏.強(qiáng)夯法加固回填土地基綜合檢測(cè)技術(shù)研究[J].采礦技術(shù)，2021，21（4）：178-182.

[7] 翟蓮，楊瑩瑩，張竹軍，等.預(yù)應(yīng)力混凝土管樁研究現(xiàn)狀及前景[J].混凝土世界，2020（3）：46-48.