发电厂土建施工中的桩基础施工技术探析

王进良，刘 宏

（中国电建集团河北工程有限公司，河北石家庄 050000）

桩基础是建筑施工的基础，施工质量直接决定了建筑的最终竣工质量，任何建筑的安全性、稳定性都必须以桩基础的施工作为前提，桩基础施工为发电厂的整体施工提供了稳定、安全的结构。在桩基础的设计、施工过程中，要围绕火电厂的具体情况，运用专业知识和原理来规划施工方案。只有保证了桩基础的施工质量，才能为火电厂的安全运行奠定良好基础。

1 基础桩施工浅析

桩基础是所有建筑的基础，也是建筑施工的重要环节，通过桩和桩之间的相互连接形成单桩建筑基础，也可以将桩基础看作是承重平台，在土层或者岩石中设桩或者通过桩连接达到承重的目的。桩基础施工最大的功能J 提高建筑基础的稳定性、牢固性、安全性。桩基础的重要作用主要体现在两个方面：①把建筑本身的重力传送到土层与岩层中，以达到更加稳定、坚固的效果；②通过缩小松软土层的孔隙度，提高土层的密度增强地基的承重能力与抗压能力，避免因地基不稳定而造成建筑坍塌、下沉等事故。

桩基础施工是有着范围限制的，桩基础的施工工程量较大，成本投入较高，施工技术比较严格，通常只适用于以下几种工程：①对抗震要求非常严格的建筑；②对地基沉降的要求非常严格的建筑；③施工区域的地基土质差，不进行桩基础施工会影响建筑的安全性和使用寿命；④工厂、仓库等对承重要求较高的建筑；⑤工厂烟囱、电视塔等高度较高，但是承重面积较小的建筑，需要通过桩基础的施工来增强建筑的稳定性。

2 桩基础施工存在的问题浅析

从桩基础的结构来看，上古结构固定在承台的顶部，基桩固定在承台的底部。上部结构、桩基础、地基三者共同组成了工作体系，上部荷载经承台分配到各个桩顶，再通过桩侧、桩端进行扩散，最后传递给地基土。该工作体系除了要满足施工的强度需求，还不能超过规范规定的差异沉降量与绝对沉降量。根据《发力发电厂土建结构设计技术规定》（以下简称《土规》）的要求，桩基础的容许沉降量，以主厂房的框架与锅炉炉架基础为例，容许沉降量是150mm。工程的实际测量结果显示，主厂房的框架、锅炉炉架、烟囱桩基础的沉降量是10~30mm，在《土规》的规定以内，基本属于桩身的压缩变形，总体小于同容量机组的天然地基浅基础的沉降量。然而，桩基础的工程费用仍然很高，而且有继续上升的趋势，工程的最高费用甚至在5 亿元以上，是整个火电厂建筑工程费用的1/3。根据2001 年限额设计的指标统计结果，主厂房、烟囱、汽轮机基座、集控楼采用的均是桩基础发电工程，桩基础的工程费用与其占全厂建筑工程费用的比例如表1所示。

从表1 可知，机组容量越大，桩基础工程花费的费用就越高。钢桩比钢筋混凝土桩的投资更大，桩越长费用就越高。以2×600MW 的电厂为例，约45m 的钢筋混凝土桩的施工费用约为25~35m 钢筋混凝土桩的1.6 倍，而长钢桩的施工费用则是45m钢筋混凝土桩的2 倍以上。

表1 桩基础的工程费用与其占全厂建筑工程费用的比例

分析原因，是因为工程的设计不需要考虑上部结构、地基、基础的共同作用，只需要在基础顶面进行分界。计算结构时，假如底层柱固定在刚性体，则不需要考虑因基础差异沉降造成的柱角线位移和因承台刚度有限造成的角位移现象。

制定桩基础的施工方案，首先要全面分析地质条件，以明确是否需要对浅层地基进行加固，然后结合上部结构体系方案来综合考虑桩基础承台对差异沉降所产生的调节作用，通过计算沉降量来选择桩端的持力层，制定多元化的复合桩基础方案，综合对比后最终选择最合理的方案。基桩与承台共同组成的深基础即为桩基础，桩周土与桩端土分别构成了桩侧的持力层和桩端的持力层，同一持力层内的桩基础的承载能力越大，桩身持力层的接触面积就越大。如果是独立桩基础，假如不去考虑桩间土的作用，则可通过以下四种方式来增强桩间土的承载力：①在桩径不变的前提下，增加桩长和桩侧面积；②增加基桩的数量，相当于同时增加桩侧、桩端的面积；③对浅层的地基土进行加固，提高桩和土之间的摩擦系数；④在不改变桩长的情况下，通过改变桩身的尺寸与截面形状来增加桩与土的接触面积。

桩身压缩变形与桩端下土层压缩变形的总和就是绝对沉降量，调整沉降量的主要方式是改变桩长和桩下压缩层的力学性能。控制沉降的关键在于差异沉降，而差异沉降主要取决于上部结构、桩基础与地基总体的竖向刚度，可通过三种方法来控制沉降：①联合桩基础来达到承台对差异沉降的调节效果；②通过改变上部结构体系来提高对差异沉降的适应性；③调整桩长，改变桩下的压缩层，以缩小绝对沉降量。

3 混凝土灌注桩的施工质量控制措施

3.1 明确地基的承载能力

控制桩基础的施工质量，前提是要让那个地基的承载能力与设计要求相符合，因为地基承载力直接关系到岩石结构、岩石单轴抗压强度与嵌岩桩的深度。如果火电厂的施工区域在断层地带，就必然会存在夹层，钻孔至夹层时，会假设岩石处于风化状态，那么破碎的岩层下就有一层软夹层，在拔出岩心的情况下，桩底正处于软土地基上，那么桩基的承载能力就无法满足设计的要求。

3.2 合理控制桩强度

如果桩基础的强度不够，即使地基有足够的承载力，那么施工质量也必然是不合格的。所以，桩强度的控制对于桩基础施工而言十分重要，甚至决定了整个火电厂施工质量的优与劣。在采用混凝土桩体的情况下，各种因素都可能对桩体的质量产生影响，比如，如果施工材料不达标，或者没有按照要求施工，都会降低施工质量。所以要对混凝土桩体采取一些加固、加强措施，保证桩体强度与设计要求相符，通过控制混凝土的质量来保证桩身的质量。

3.3 检验泥沙量

控制钻孔灌注桩最重要的是要检测泥沙的含量，对于摩擦桩而言，荷载机构会通过桩表面和周围土体产生的摩擦来把上部结构的荷载传递到周围的土体。如果设计的侧反应力比较小，那么端部泥沙量就不会对桩的承载能力产生太大影响。对于钻孔端承桩而言，如果沉淀物的量太多，那么桩体在施工中就会发生沉降，桩体就会丧失承载功能，严重阻碍施工进度。

3.4 混凝土灌注桩的上段强度的控制措施

（1）明确桩直径与桩底的深度：浇筑第一批混凝土时，将混凝土的体积控制在1.5~2.0m3，或者保证混凝土的体积不超过桩体的10%。第一斗料要填满导管，而且要把导管口埋至100cm。

（2）成桩质量和灌注桩的高度相关：桩身的高度通常受到设计桩顶0.5~1.0m 高度的影响，当凿平混凝土的高部位之后，其余部分不需要有泥浆，混凝土标志要符合设计的要求。

（3）插入混凝土的管的长度要合适：通常以2~4m 为宜，根据桩基础的设计要求来做出适当的调整。

3.5 混凝土灌注桩的桩身质量控制措施

（1）施工前通过实验测试钻孔，钻孔的数量至少2 个。钻孔后通过孔径、井底沉降、垂直度、井壁的稳定性来检测质量，以此来设计施工方案、施工工艺。观察井筒的稳定性，观察时间至少要12h，如果是重要项目，要适当增加直径。

（2）保证护壁泥浆满足实际要求，液位要高出地下水位2m以上，如果浆液胶体率低，但是砂率大，那么墙体的防护性能就会较差，在体积密度都比较大的情况下，沉降的速度就会很快。当新土或者亚新土出现孔洞的时候，可以在原土中注水，形成泥浆来保护墙体。

（3）在确认井壁足够稳定的前提下浇筑混凝土，井底沉积物的厚度要符合《土规》提出的要求，在不对桩的承载力产生影响的情况下，泥浆应该稀释循环，降低承压层密度。

4 结束语

综上所述，桩基础的施工为火电厂安全、正常的运转奠定了基础，其重要性不言而喻。本文分析桩基础施工中存在的问题，并提出质量控制措施，以期给发电厂土建施工提供参考。