某发电厂区地基处理及桩基选型方案分析

2021-01-12冯颖

科技资讯 2021年32期

冯颖

摘要：该项目场地表面覆盖较厚未经处理的杂填土，并还需进行回填才能满足设计场地标高，场地东北角有淤泥层出露，需在项目开展前进行表层土的预处理。文中比较了几种地基处理的方案，推荐时间性和经济性兼得的强夯方案。该项目建构筑物较多，该文对比了几种桩基形式的适用条件，并在经济性上进行比较，推荐使用兼顾承载能力与经济性的预应力管桩桩型。

关键词：地基处理强夯桩基选型预应力管桩

中图分类号：U443.156 文献标识码：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 項目建设概况

项目建设地点：广东省惠州市。

项目建设规模：两套460 MW级燃气蒸汽联合循环热电联产机组。

2 厂址岩土工程条件

2.1 地层岩性特征及地基承载力

场地岩土体的工程地质分层主要根据岩土类别、成因、状态或密实度、含有物、埋藏条件、风化等级等因素划分。现按从上至下的顺序描述。

2.1.1杂填土（层号①1）

杂色，主要由粉质黏土、砖块和碎石块等组成，新近堆填，人工成因。湿，松散。标准贯入试验实测击数为8击。揭露厚度为1.50～3.00 m。

2.1.2素填土（层号①2）

灰黄、灰褐色，主要有粉质黏土和中细砂等组成，新近堆填，人工成因。湿，松散。标准贯入试验实测击数为8击。揭露厚度为2.00～5.00 m。

2.1.3淤泥（层号②）

灰黄、灰黑色，切面较光滑，手捏腻滑，含有机质，略具腥臭味，表层0.80 m为耕植土，淤积成因。饱和，流塑。仅分布于场地东北角，厚度为3.30 m。

2.1.4粉质黏土（层号③）

褐、灰褐、红褐色，黏性一般，韧性中等，切面稍光滑，局部混少量砂颗粒和有机质，冲积成因。湿，可塑。标准贯入试验实测击数为6～12击。揭露厚度为2.20～3.60 m。

2.1.5粉质黏土（层号④）

褐红、砖红色，黏性较差，韧性一般，切面粗糙，局混全风化残块及石英砂粒，原岩结构模糊可见，手掰易散，遇水软化崩解，残积成因。稍湿，硬塑。标准贯入试验实测击数27～29击。揭露厚度为1.60～2.90 m。

2.1.6全风化泥质砂岩（层号⑤1）

深褐、褐红色，原岩结构基本破坏，矿物成分除石英外已大部分风化为黏土矿物，风化程度不均匀，岩芯多呈坚硬土柱状，局部砂土状，手捏易散，易遇水软。标准贯入试验实测击数为37击。埋藏深度变化较大，揭露厚度为1.10～3.00 m。

2.1.7强风化泥质砂岩（层号⑤2）

深褐、褐红色，风化强烈，原岩结构清晰可辨，岩芯呈坚硬土柱状和半岩半土状，岩质软，手折易断，易遇水软化。标准贯入试验实测击数为50～100击。揭露厚度为0.70～3.60 m。

2.1.8中等风化泥质砂岩（层号⑤3）

深褐、红褐、黑褐色，砂质结构，层状构造，泥质胶结，矿物成分主要为石英及黏土矿物，岩芯多呈柱状，节理裂隙较发育，岩面较光滑，岩质较软，锤击声哑，揭露厚度为6.00～7.50 m。

2.2水文地质条件

本场地地下水水位埋深为0.50～1.50 m，地下水位高程7.70～10.09 m，场地地下水位埋藏深度浅，水量较丰富。

3场地地基处理方案

3.1对于软弱土的处理

场地东北附近有揭露淤泥（层号②），属软弱土，欠固结，地基承载力低，属高压缩性土，工程性能差。可采用强夯、水泥土搅拌桩、砂石桩等方法处理，各方法的特点如下。

3.1.1强夯

将大吨位重锤起吊到一定高度后自由落下，在极短时间内对地基土体施加巨大的冲击能量，反复冲击及其产生波，使土体受到瞬间的加荷、卸荷及剪切反复作用，土中孔隙压缩，同时土体周围产生裂隙，孔隙水顺利排出，使土粒原有的接触形式被破坏而产生位移，变为新的较为稳定的接触形式，从而达到增加土体密度、提高强度的目的。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[1-4]。

3.1.2水泥土搅拌桩

用于加固饱和软黏土地基的一种方法，利用水泥作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基。适用于处理正常固结的淤泥、淤泥质土、素填土、黏性土、粉土、粉细砂、中粗砂、饱和黄土等土层。不适用于含大孤石或障碍物较多且不易清除的杂填土、欠固结的淤泥和淤泥质土、硬塑及坚硬的黏性土、密实的砂类土，以及地下水渗流影响成桩质量的土层[2-3]。

3.1.3砂石桩

指用振冲或沉管等方式在软弱地基中成孔后，再将砂石挤压入土孔中，形成砂石所构成的密实桩体。适用于挤密处理松散砂土、粉土、粉质黏土、素填土、杂填土等地基，以及用于处理可液化地基[2-3]。

采用强夯法、水泥土搅拌桩、砂石桩都可对表层软弱土层进行有效加固，但强夯法是最常用，也是最经济、最快速的[5]。由于揭露淤泥（层号②）厚度不大，且埋深浅，故该区域采用清淤后回填至场地标高，再对回填土进行强夯处理。

3.2对大面积厚层填土的处理

场地杂填土①1、素填土①2呈松散状，均匀性差，工程性能差，成分杂，土质不均匀，孔隙大，欠固结，在荷载作用下容易产生破坏或产生沉降，遇水易产生湿陷并引起沉降，对场地和建（构）筑物地基将造成不良工程影响，建议开展地基预处理工作。

预处理方法建议采用强夯结合分层碾压的方式[5-6]。处理目的包括：（1）提高填土密实度和承载力;（2）全部或部分消除土桩侧负摩擦力;（3）减小场地长期后期运行使用过程中的“工后”沉降。

3.3桩基方案的适宜性选择

该场地需建造的建（构）筑物包括主厂房、余热锅炉和烟囱，以及辅助生产厂房、生活区等。需按各建（构）筑物的基础反力，结合地质情况选择合适基础形式。

各种桩型在该工程的适宜性分析如下。

3.3.1預应力管桩

具有施工方便、工期短、工效高、工程质量可靠、桩身耐打性好等优点，适用于桩尖持力层起伏不大，在桩长范围内无难以穿过的土层、孤石、障碍物的场地[7]。根据勘察资料，场地覆岩土层主要为人工堆积素填土和填石、淤泥等，场地下伏基岩为泥质砂岩，无孤石存在。因此可采用预应力管桩，持力层可选择⑤2强风化泥质砂岩或⑤3中等风化泥质砂岩。

3.3.2冲（钻）孔灌注桩

能穿越各种复杂地层和形成较大的单桩承载力，适应各种地质条件和不同规模建筑物。对于桩尖持力层起伏较大，碎石类土及夹层多、风化不均、软硬变化较大的岩层尤为适宜。施工时具有低噪音、震动小的优点;不足之处是桩底沉泥清孔质量较难控制，施工质量优劣可使桩的端承力相差数倍，而施工中泥浆对环境有一定的影响。

3.3.3旋挖成孔灌注桩

是钻孔灌注桩的改进型，适用地质条件与钻孔灌注桩相同。旋挖成孔灌注桩具有施工速度快、工期短、噪音小、沉渣减少、质量稳定的优点，尤其摩擦力为主的长桩具有优势。但旋挖钻机的螺旋钻头不能进入硬质的中、微风化岩，当要进入硬质中、微风化岩时需要改用冲击成孔;遇到孤石也会影响桩的垂直度和质量。但旋挖成孔灌注桩单方造价略高于冲（钻）孔灌注桩。

3.4桩基经济性比较

厂区建构筑物的桩型进行比选如下。

（1）Φ800的灌注桩，竖向承载力约4 000 kN，桩长按12 m。

（2）Φ600的预应力管桩，竖向承载力约2 000 kN，桩长按10 m。

根据两种桩型的承载力对比可知，单根Φ800的灌注桩承载力约为两根Φ600预应力管桩，按照等承载力原则，Φ800灌注桩的单桩承台、两桩承台、三桩承台对应于Φ600预应力管桩的两桩承台、四桩承台、六桩承台。

结合上表，再考虑预应力管桩施工简便、快速、工期短的优点，管桩综合效益要大大高于使用灌注桩，因此该项目推荐采用预应力管桩。

4结论及建议

经上述分析，现提出如下结论与建议。

（1）对于该厂址的厚填土区域采取强夯处理的地基处理方式。

（2）主厂房等荷载较大的建构物采用预应力管桩基础，持力层可选择强风化或中风化泥质砂岩。

（3）对于荷载较小的建筑物及设备基础，可采用经人工处理后的地基基础。

参考文献