攸县电厂10000m2冷却塔地基处理设计

2016-08-10俞剑

大科技 2016年28期

关键词：层底粉质冷却塔

俞剑

（中能建湖南省电力设计院有限公司湖南长沙410007）

攸县电厂10000m2冷却塔地基处理设计

俞剑

（中能建湖南省电力设计院有限公司湖南长沙410007）

本文介绍了湖南株洲攸县电厂冷却塔地基处理设计，根据冷却塔各部位的重要性及受力特点，采用人工挖孔桩和水泥土搅拌桩相结合的处理方案，为大型冷却塔地基基础处理提供了一个工程实例，可供类似工程参考。

冷却塔；地基处理；挖孔桩；水泥土搅拌桩

1 工程概况及冷却塔区域地质情况

1.1 工程概况

湖南株洲攸县电厂一期工程位于攸县网岭镇荷叶塘村，厂址以西lkm为106国道，以南1km为网岭至酒埠江公路，西北方2km为长茶铁路，与湖南省502监狱紧邻，在网岭镇北东方向3km，交通便利。本期工程建设规模2×600MW，规划容量为4×600MW机组。本期工程建设2座10000m2自然通风冷却塔。

1.2 工程地质条件

1.2.1 地形地貌

厂址区区域上位于湘东醴攸盆地境内，处罗霄山脉之西侧。区域地势东南高、西北低，由于盆地地层构成主要为白垩系碎屑岩，故形成红色低丘盆地地貌景观，海拔100～200m。

冷却塔地段也为宽缓的冲沟地貌；冲沟一般被开辟为水塘或农田，丘陵一般多为荒地及监狱的茶园。一期工程地表高程在115～145m之间。

1.2.2 地层岩性

根据钻探资料，场地内的地层按其成因类型分为：人工填土、第四系全新统冲洪积，第四系全新统残坡积，第四系中更新统冲积，残积层，基底为白垩系泥质粉砂岩。

①层：主要为素填土，属第四系全新统人工堆积物，主要由粘性土组成，呈硬塑～可塑状，松散堆积，在厂区内零星分布。钻孔揭示该层最大厚度4.0m，平均厚度1.91m，层底高程117.26～137.76m，该层在勘察区内分布不稳定。

②-1层；粘土：灰褐色、灰黄色，软塑，很湿或饱和状态，主要在冲沟一带及其水塘、水田内分布，厚度较小，除鱼塘地带外，钻孔揭示最大厚度2.6m，平均厚度1.25m，层底高程101.49～122.80m，该层在区内分布不稳定。

②-2层；粘土：黄褐色、红褐色，可塑，湿，粘性较好，主要分布在冲沟内，钻孔揭示最大厚度2.8m，平均厚度1.38m，层底高程115.12～123.58m，该层在区内分布不稳定。

②-3层；粘土：黄褐色、红褐色，硬塑，稍湿，零星在冲沟内分布，钻孔揭示最大厚度6.6m，平均厚度2.47m，层底高程115.85～122.50m，该层在区内分布不稳定。

②-4层；卵石：灰黄色，中密～密实，稍湿，一般粒径为2～10cm，最大粒径为14cm，卵石主要成分为砂岩、石英、石英砂岩、硅质岩，磨圆度中等，多呈亚圆形，分选性较差，含20～25%的砂和粘性土，混杂较多漂石，厚度为0～2.4m不等，层底高程111.2～117.32m，该层在区内分布不稳定。

③-1层；粘土：局部为粉质粘土，褐红色、棕红色，可塑，稍湿，主要在剥蚀丘陵边坡及坡脚分布，层厚一般为0.3～4.1m，层底埋深0.3～4.9m，相应层底高程100.29～114.25m，该层在区内分布稳定。

③-2层；粘土：局部为粉质粘土，褐红色、棕红色，硬塑，稍湿，要在剥蚀丘陵边坡及坡脚分布，层厚一般为0.2～4.0m，层底埋深0.2～4.2m，相应层底高程124.61～144.17m，该层在区内分布较稳定。第四系中更新统冲积层（Q2al）：

④层；粘土：桔红色、棕红色，硬塑，稍湿，含灰白色高岭土，具明显网纹结构，在厂区内普遍分布，厚度变化大，一般在0.8～9.0m之间，平均厚度4.05m，项部高程123.13～144.25m，层底埋深1.0～10.8m，相应层底高程121.85～140.42m，底板有向东北方向逐渐抬升的趋势，该层在区内分布稳定。

⑤-1层；粉质粘土，局部有粘土透镜体：黄间红色，硬塑，稍湿，含大量灰白色高岭土，网纹结构不明显，厚度变化大，在0.5～7.8m之间，平均厚度2.94m，层顶高程114.32～142.84m，层底埋深0.5～14.8m，相应层底高程在113.52～138.82m之间。该层在区内分布稳定，厂区内普遍分布，并且层底有向东北方向逐渐抬升的趋势。

⑤-2层；粉质粘土：浅黄色、黄间红色，可塑，湿，含大量灰白色高岭土，层厚0.40～2.70m，平均厚度1.16m，层顶高程116.46～132.10m，层底埋深1.0～15.3m，相应层底高程116.06～131.OOm。该层在区内分布较不稳定，在厂区内零星分布。

⑥层；卵石：灰黄色，中密，稍湿，一般粒径为6～15cm，最大粒径为35cm，卵石主要成分为砂岩、石英、石英砂岩、硅质岩，磨圆度中等，多呈亚圆形，分选性差，含20～25%的砂和粘性土，混杂较多漂石。该层在区内分布较不稳定，层厚一般为0.4～8.6m，平均厚度4.6m，层项高程113.52～138.68m，层底埋深1.30～18.5m，相应层底高程110.82～135.10m。

⑦-1层；粘土，局部为粉质粘土：褐红色，可塑，湿，粘性较好，切面平整光滑，土质细腻，层厚一般为0.4～6.5m，平均厚度2.95m，层项高程110.82～138.82m，层底埋深0.60～21.OOm，相应层底高程109.78～133.3lm。该层在区内分布稳定，工程性质较差。

⑦-2层；粘土，局部为粉质粘土：褐红色，硬塑，稍湿，粉质含量偏高，野外局部表现为近粉土状，粘性较差，零星成透镜体分布。层厚度变化较大，一般为0.2～4.3m，平均厚度2.16m，顶部高程101.49～139.OOm，层底高程100.39～135.65m，该层在区内分布不稳定。

⑧层；强风化泥质粉砂岩：白垩系断陷盆地沉积，暗红色、紫红色，原岩结构依稀可辨，原矿物成份（除石英外）大部份已风化成粘土。该层层厚一般为0.3～4.5m，平均厚度1.4m，层顶高程100.29～135.65m，层底埋深0.30～22.OOm，相应层底高程99.79～134.45m。该层在厂区内广泛分布。

⑨层；中等风化泥质粉砂岩：白垩系断陷盆地沉积，紫红色，主要矿物为长石、石英，岩层层理近水平，中厚层～厚层状为主。在厂区，中风化岩体层项高程一般为117.48～127.28m。该层在厂区内广泛分布。

冷却塔区域的各土层物理力学指标详见表1。

表1 各土层物理力学指标表

2 冷却塔基础处理设计

2.1 环板基础处理

本工程采用10000m2钢筋混凝土双曲线自然通风冷却塔，冷却塔塔顶标高160.0m，采用环板式基础型式，环板基础外侧半径65.558m；环基断面为5.0m×2.0m，环基底面标高为-4.3m。冷却塔地段地面高程在121.82～133.75m，整平标高为129.0m。整平后填土最大厚度为7.2m左右。为保证冷却塔安全，控制冷却塔的不均匀沉降，根据勘测报告及当地施工情况，通过方案比较确定对冷却塔环板基础采用φ1000人工挖孔桩，人工挖孔灌注桩单桩承载力特征值为5000kN。桩端均须嵌入至中风化泥质粉砂岩中，桩身入岩深度不小于1.5m且单桩长度不小于6m，相邻桩的桩底标高应小于3m，环基处挖孔桩布置形式见图1。

图1 环基挖孔桩布置示意图

2.2 冷却水池及淋水装置构架基础处理

冷却塔地段地面高程在121.82～133.75m，整平标高为129.0m，整平后填土最大厚度为7.2m左右。冷却水池及淋水装置构架基础大部分位于填土之上，填土地基的不均匀沉降易引起基础沉降，导致底板开裂，产生漏水现象，必须进行地基处理。通过方案比较确定冷却水池及淋水装置构架基础采用水泥土搅拌桩复合地基处理，固化剂选用强度等级为32.5MPa级普通硅酸盐水泥，水泥掺量15%，水泥浆水灰比为0.5。水泥土搅拌桩复合地基的承载力特征值应通过现场载荷试验确定，本工程按180kN/m2设计。搅拌桩的长度应穿透回填土及软弱土层到达硬塑粘土层1m。桩径：φ700mm：采用方型布置。水泥搅拌桩布置为桩间距2.0m、排距2.0m。水泥土搅拌桩布置形式见图2。