分析火力发电厂建设中地基处理存在的问题_论文发表__墨水学术,论

所属栏目：电力论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:209

副标题#e#分析火力发电厂建设中地基处理存在的问题
　　王耽
　　广西电力工业勘察设计研究院广西南宁530023
　　摘要:随着国民经济的快速提高，火力发电厂工程的建设也在迅猛发展，由于电力工程建设本身具有荷重大特点，其厂址已不能满足天然地基的需要，许多工程都需要进行地基处理，下文以实例进行了分析进行了阐述。
　　关键词：主厂房；地基处理
　　前言
　　随着国民经济的快速提高，火力发电厂工程的建设也在迅猛发展，其单机的容易也在不断增大。由于电力工程本身具有荷重大特点，其厂址已不能满足天然地基的需要，许多工程都需要进行地基处理。根据地基损坏造成建筑物破坏后果的严重性,在以下条件时,火电厂主厂房区域应进行地基处理:①天然地基承载力或变形不能满足建筑物使用要求;②发现地基有暗沟、隐埋湖塘、土洞或溶洞;③地震区存在可液化土层的地基,不能满足抗液化要求;④经技术经济比较,处理的地基比天然地基更为合理;⑤在软土地基上,建筑物各单元的高度、荷载、刚度或基础埋深相差悬殊或对地基具有特殊工艺设计要求时。
　　下文主要以部分地区已实现的几个大型火力发电厂地基施工工程为例,阐述了由于其地基土性状各不相同,地基处理方案也有所区别。结合几个工程的情况,对于地基土主要有液化土;湿陷性黄土。地基处理方案主要有:对液化土地基主要有钻孔灌注桩,碎石振冲桩;对湿陷性黄土地基主要有强夯法,换土垫层法,桩基础等。
　　一、可液化土层地基处理
　　在火力发电厂的规定中,主厂房、烟囱及主要生产建(构)筑物为乙类建(构)筑物,对于其地基需进行全部消除液化沉陷处理,或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构处理。消除地基液化沉陷的措施。方案一:采用钻孔灌注桩;方案二:采用碎石振冲桩(复合地基)。两方案各有优缺点,现已完工地基处理的某电厂工程为例,对其技术经济比较如下:
　　1.1技术比较
　　1.1.1地质概况
　　根据工程地质勘测报告,场地土③-1层在主厂房地段按中等液化考虑。良好的持力层为③-3层细砂层。
　　1.1.2钻孔灌注桩(方案一)
　　主厂房基础采用中等直径的混凝土灌注桩,是以摩擦为主的端承摩擦桩基础,桩承台底标高-5.0m~-6.5m。由于本工程场地液化土层厚度较大,且为中等液化,桩身穿越各土层分别为粉土层、粉质粘土层及细砂层,桩以桩身侧阻为主,桩尖端承为辅,而液化土层以上土层侧阻力又只计其值的1/3,故桩身较长。选用钻孔灌注桩,桩径选为φ800mm,成桩工艺选择为泥浆护壁反循环钻孔灌注桩。经估算,灌注桩长34m时,桩端进入细砂层中约19m,单桩竖向承载力约为R=2240kN。
　　1.1.3碎石振冲桩(方案二)
　　采用碎石振冲桩处理主厂房地基,碎石桩采用等边三角形布置,布桩间距1.8m,桩体材料选用碎石。由于可液化土层厚度较大,振冲深度应穿透整个可液化土层。经估算,当置换率为0.34,碎石桩直径为φ1100mm时,地基处理后复合地基承载力能达到280kPa。
　　表1两方案技术比较
　　处理方案
　　技术对比 钻孔灌注桩
　　(方案一)
　　 碎石振冲桩
　　(方案二)
　　地基承载力 可根据需要提高 可提高1.5~2.4倍
　　质量控制 操作简单,经验成熟,容易保证质量
　　消除液化 可穿透液化土层 处理效果现场试验确定
　　工期情况 工期较长 缩短工期,工期相对较短
　　成桩难易性 容易成桩 含水量较高、强度低的粘性土不宜
　　施工安全 机具复杂,易出事故 施工安全可靠,不易出事故
　　环保要求 有噪音、振动略 有噪音、振动
　　场地要求 除基坑内作业外,有料场、钢筋制作场地 除基坑内作业外,有料场,排泥坑
　　1.2经济比较
　　方案一:钻孔灌注桩基础(水下作业钻孔灌注桩)
　　表2
　　项次 内容 性质 数量 综合取费(万元)
　　1&nb#p#副标题#e#sp;灌注桩体 桩径φ800,桩长34m39 510m3 2806
　　2 降水 基坑排水,K=0.12x10-3 16417m2 38
　　总计    2844万元
　　方案二:碎石振冲桩(复合地基)
　　表3
　　项次 内容 性质 数量 综合取费(万元)
　　1 碎石桩体 置换率0.34,桩长16m 165071m3 2615
　　2 降水 轻型井点降水,K=1.04 20780m2 96
　　总计    2711万元
　　1.3结论
　　通过以上分析得出了两方案各有优缺点,方案一:基础采用中等直径的灌注桩基础,施工相对简单,经验成熟,易保证质量。但工期较长,质量、技术性要求高,施工复杂,机具复杂,除基坑内作业外,需要料场和钢筋制作场地,且砂土中施工,成孔较困难。方案二:地基处理采用碎石振冲桩,可缩短工期,且费用相对较低,但承载力提高不大。对于相应的工程采用哪种处理方式,主要取决于对应工程的实际地质情况,遇到地层中有可液化土层时,不外乎采用此两种地基处理。
　　以上方案在部分地区电力建设中均已应用,主厂房地基处理采用钻孔灌注桩,桩径φ800mm,桩承载力特征值Ra=2500~4000kN,主要应用在电厂工程中。主厂房地基处理采用碎石振冲桩,碎石振冲桩采用等边三角形布置,布桩间距1.8m,桩体材料选用碎石。
　　二、湿陷性黄土地基处理
　　根据《火力发电厂土建结构设计技术规定》(DL5022-93)中第4.5.2~4.5.4条及《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)中第3.0.1条规定,主厂房、烟囱、集控楼及水塔均属湿陷性黄土场地上的甲类建(构)筑物。需要消除其基础下部土的全部湿陷量。
　　消除地基湿陷性的措施主要有:方案一,地基处理采用换土垫层法;方案二,地基处理采用强夯法;方案三,桩基础。对于湿陷性黄土地基处理,采用桩基础是最有保障的一种方案,但桩基础的造价比前两种方案高很多,故笔者不考虑桩基方案,仅对前两种方案进行论述。在文中以某电力公司2×300MW供热机组工程为例,其技术经济比较如下:
　　2.1技术比较
　　2.1.1地质概况
　　根据工程岩土工程勘测报告,场地土地层结构主要有3层:第1层为冲洪积相的次生黄土状粉土和粗粒砂类土的交互层;第2层为冲洪积相的砾石夹粉土;第3层为第四纪晚更新世(Q3)湖相沉积的黄绿色粉土和灰黑色粉粘土为主。
　　2.1.2换填垫层法(方案一)
　　某电力公司的2×300MW供热机组工程主厂房基础埋深约-5.0m~6.5m,根据岩土工程勘测报告,主厂房基底下部①-1黄土状粉土厚度约为2.1m~3.0m,采用换填垫层法进行地基处理,换填材料采用天然级配砂砾石,垫层应分层回填,并经振密或压实,压实系数不小于0.97。
　　2.1.3强夯法(方案二)
　　强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基,其作用可降低地基土的压缩性和渗透性,提高承载力或稳定性。用强夯加固地基后,其压缩性可降低200%~1000%,强度可提高到200%~500%,强夯加固的深度一般可达到10m。本工程主厂房基础埋深约-5.0m~6.5m,主厂房区域强夯采用30t的夯锤,夯锤的落距为-20m,单击夯击能-6000kN•m,夯击的有效加固深度可达到8.5m~10.0m。夯击点位置采用等边三角形布置,强夯处理范围应大于建筑物基础范围,每边超出基础外缘的宽度宜为基底下设计处理深度的1/2~2/3,并不宜小于3.0m。
　　表4
　　处理方案
　　技术对比 换填垫层法(方案一)
　　 强夯法(方案二)
　　消除湿陷程度 可消除全部湿陷性
　　地基承载力 可提高1.5倍(可深度修正) 可提高2.0~5.0倍(不能修正)
　　质量控制及检测 操作繁琐,要求严格,不容易保证质量 操作简单,容易保证质量
　　工期情况 工期较长 缩短工期,工期相对较短
　　施工安全 施工安全可靠,不易#p#副标题#e#出事故 需采取安全措施,防止落锤时机架倾覆
　　季节要求 冬季施工困难 应在当地旱季施工
　　环保要求 无污染,满足环保要求 振动大,噪音大,影响附近建筑物
　　场地要求 有堆土场地及外运场地要求 基坑内作业
　　2.2经济比较
　　方案一:换填垫层法
　　表5
　　项次 内容 性质 数量 综合取费
　　(万元)
　　1 天然级配砂
　　砾石垫层
　　 压实系数0.97、机械振动碾压、铺填厚度200~300mm 68885m3 601
　　2 换填超挖土方 基础底面以下部分挖方量 69295m3 
　　总计    601万元
　　方案二:强夯法
　　表6
　　项次 内容 性质 数量 综合取费(万元)
　　1 强夯面积 影响深度8.5m~10.0m 22301m2 208
　　2 强夯击 数强夯600T•m以内 5击以内 
　　总计    208万元
　　2.3结论
　　上述两种方案各有优缺点,方案一:地基处理采用换填垫层法,施工相对简单,但质量控制难,工期较长,受季节的局限,冬季施工困难,费用较高。除基坑内作业外,需要堆土场地及外运场地。方案二:地基处理采用强夯法,施工简单、速度快、节省材料。但振动大、噪音大,影响附近建筑物。对于相应的工程采用哪种处理方式,主要取决于对应工程的实际地质情况,遇到地层中有湿陷性黄土土层时,且土层分布较浅,采用此两种地基处理方案即经济实用,又能节省工期。
　　以上方案在部分地区电厂主厂房地基处理已经开始应用，采用换填垫层法,承载力特征值fak=250~350kPa,,主要应用在电厂工程和一些工业园区自备电厂工程等。主厂房地基处理采用强夯法,承载力特征值fak=250~300kPa,主要应用在一些自备电厂的工业园工程等。
　　三、结束语
　　通过以上分析，在文中提到的地基处理方案并非所有工程均可采用,不可一概而论。地基处理方案的选择,应在技术可靠、满足设计和施工要求的前提下,做到经济合理,并充分考虑地区经验。