灌注桩及钻孔挤密桩在发电厂中的联合应用

李海龙

(山西省电力勘测设计院，山西太原 030001)

1 概述

建筑地基处理的方案选择是一个受多因素控制的系统过程。主厂房是发电厂中的核心建筑物，其地基处理方案的比选，需采用系统方法，综合考虑场地岩土工程条件、主厂房的安全等级、上部结构类型、承受荷载大小、对施工进度的要求和工程所在地地基处理经验、现场可达到的施工条件等因素来确定。

不同的地基处理方法，其加固机理各不相同，同一种机理效应可以通过不同的加固方法和施工方法来实现，有的加固方法往往同时产生不同的加固机理过程，因此地基处理的作用可以是综合性的，有时可以采用两种或两种以上的地基处理综合处理方案。

混凝土灌注桩和钻孔挤密桩是电力工程中常用的两种不同的地基处理方法。在一定条件下，该两种方法的联合应用，可发挥各自优点;在协调配合好现场施工组织条件下，可以起到节约投资、加快工程进度、取得良好社会效益的效果。

1)混凝土灌注桩基础。桩基础实质为一种深基础形式，一般由基桩和联接于桩顶的承台共同组成。基桩按承载性状分为:摩擦桩、摩擦端承桩、端承桩、端承摩擦桩。按照成桩方法可分为:非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩。按照桩径的大小，还可分为小直径桩、中等直径桩和大直径桩。

桩型与成桩工艺应根据建筑结构类型、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层、地下水位、施工设备、施工环境、施工经验、制桩材料供应条件等，按照安全适用、经济合理的原则选择。设计等级为甲、乙级的建筑桩基，单桩竖向极限承载力标准值一般均应通过单桩静载试验确定;设计等级为丙级的建筑桩基，可根据原位测试和经验参数确定。设计过程中，基桩数量及平面布置的确定应结合上部荷载、单桩承载力等因素来确定，进而确定承台的尺寸。

混凝土灌注桩基础传力明确，承载力高，但施工周期相对较长，且成本较高;技术上可用于各类建筑物的地基处理，但一般常用于对承载要求较高或对沉降变形控制要求较高的地基基础工程。

2)钻孔挤密桩复合地基。复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区由基体和增强体两部分组成的人工地基。

钻孔挤密桩复合地基作为岩土工程领域一种新的地基处理方法，是对一般灰土挤密桩复合地基的一种拓展。该方法是对所需处理的地基预钻孔，然后向孔内投料，再用特制重锤在孔内夯实，使填料侧向挤压，从而侧向挤密土或将填料侧向挤入土层中。用该种方法可改变桩间土的物理特性，并形成承载力比土高得多的桩体。其挤密范围大，形成的桩的直径大，因此地基处理效果较好。该方法不但适用于一般土、软弱土，还适合于提高硬土的承载力，降低压缩性，对于湿陷性黄土还能消除地基土的湿陷性。

钻孔挤密桩在国内的应用中，成功及失败的案例均有出现，平均复合地基强度不是很高，且该方法在理论上未臻成熟，现阶段大多限于一般建(构)筑物的地基处理。

2 工程案例

山西某发电厂项目，为新建2×135 MW超高压、中间再热、直接空冷供热发电机组，配2台480 t/h循环流化床锅炉。一次设计，一次建成，不留扩建余地。主厂房包括:汽机间、除氧煤仓间及锅炉房。汽机间及除氧煤仓间采用现浇钢筋混凝土框—排架结构，锅炉炉架为全钢结构。该工程所处地区地震烈度为6度;地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.45 s;该电厂属一般电厂，抗震设防类别为丙类。

依据该工程《施工图岩土工程勘测报告》，本工程地质按其岩性特征及力学性质由上至下可分为七大层，十五个亚层。主厂房地段，其中第①层，②层，③-1层，③-2层为湿陷性黄土;④-1，④-2层为冲湖相沉积的粉土及粉质粘土和粘土，软塑～可塑状态，富含有机质，承载力低，强度低;⑤-1，⑤-2，⑤-3层为冲积相沉积的粉土、粉质粘土和砂;⑥-1，⑥-2层为冲洪积相沉积的砂及粉质粘土，土质较为密实;⑦-1，⑦-2层为中更新统冲积相沉积的砂及粉质粘土，土质较为密实。地基土类型属中硬场地土，场地为Ⅱ类建筑场地。场地无地震液化现象。

地基处理方案比选:本工程主厂房及烟囱基础埋深－5.00 m，要求地基承载力特征值不小于250 kPa。根据勘测结果可知①层为黄土状粉土，结构松散，具湿陷性，其承载力特征值fak=130 kPa;②层为黄土状粉质粘土，具湿陷性，其承载力特征值fak=165 kPa;③-1为黄土状粉土，结构松散，具湿陷性，其承载力特征值fak=150 kPa;③-2为黄土状粉质粘土，为③-1层中的一个夹层，具湿陷性，其承载力特征值fak=165 kPa。经过分析，主厂房基础置于③-1或③-2层上，由于③-1及③-2层岩土工程特性较差，且其承载力特征值较低，不能满足主厂房对地基的要求，而其下伏的④-1，④-2地层为冲湖相沉积的粉土及粉质粘土，局部地段为软塑状态，且其承载力特征值仅为140 kPa及160 kPa;而⑤-1层仅在一个孔内呈薄层出现，在主厂房地段其北部呈零星透镜体状分布，在南部边缘呈大的透镜体分布，其承载力特征值仅为140 kPa，会对主厂房及烟囱造成不均匀沉降的影响。故场地地基不能满足电厂主厂房的天然地基的要求，必须采用人工地基。

依据主厂房及烟囱地段地层特征，在主厂房地段由于其下地层中分布的四层砂层⑤-3及⑤-4细砂在水平方向及垂直方向上分布不均，fak=210 kPa，⑥-1中砂fak=260 kPa，且水平方向上分布不均，⑦-1中粗砂fak=300 kPa。均不能作为端承桩基的良好持力层，而场地的地下水位为19 m～22 m，所以采用以摩擦为主的混凝土灌注桩，桩基放在⑥-1层或⑦-1层上。实际灌注桩设计桩径800 mm，设计有效桩长为28.0 m。通过现场进行的静载试验，混凝土灌注桩单桩极限承载力达到5 360 kN，满足主厂房、烟囱等主要建(构)筑物对地基承载力的要求。

对于厂区内一些重要的附属建(构)筑物，基础可能放在②层，③-1或③-2层上，这三层均为湿陷性黄土，且④-1层及④-2层工程特性不好，承载力低，而⑤-1层上部土层的强度不大且分布不均匀。故不能采用天然地基，可采用钻孔挤密桩进行人工地基处理。实际设计桩按正三角形布置，桩间距为1.20 m，设计成桩直径为600 mm，有效桩长为13.0 m，成桩材料为3∶7灰土。顶部设置500 mm厚3∶7灰土褥垫层。通过现场对试验区复合地基的检测，地基承载力特征值达到245 kPa，并消除了地基土的湿陷性，满足一般建(构)筑物对地基承载力的要求。对于一些小的附属建(构)筑物，可以把地基基础放在②层或③-1层上，但须按照GB 50025-2004湿陷性黄土地区建筑规范等相关规程规范的要求，在基础下做好垫层的处理。

3 结语

混凝土灌注桩和钻孔挤密桩是两种不同思路的地基基础设计方案，各有特点。混凝土灌注桩能提供很高的地基承载力，传力明确，工程特性较好，但造价较高;钻孔挤密桩复合地基是要充分发挥挤密桩与桩间土相互挤压作用后的效果，达到消除湿陷性，提高地基承载力的目的，造价略低。在工程实例中，根据不同需要选用不同的地基处理方案，充分发挥了这两种方案的特点，达到了节约投资、加快工程进度，取得良好社会效益的效果，为以后类似工程的地基处理方案选择提供了较好的思路。

［1］JGJ 79-2012，建筑地基处理技术规范［S］.

［2］GB 50025-2004，湿陷性黄土地区建筑规范［S］.

［3］DL/T 5024-2005，电力工程地基处理技术规程［S］.