火力发电厂主厂房地基处理方案

(内蒙古电力勘测设计院,内蒙古,呼和浩特 010020)
摘 要： 文章对几个大型火力发电厂主厂房在液化土、湿陷性黄土处地基处理方案进行了技术经济分 析，确定了该方案的可行性。
关键词：主厂房；地基处理；液化土；湿陷性黄土
中图分类号：TU475.3  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2010)02—0094—02 

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。

针对内蒙古自治区已实施的几个大型火电厂工程，其地基土性状各不相同，地基处理方案 也有所区别 。综合几个工程的情况，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。
1 可液化土层地基处理方案论述

根据《火力发电厂土建结构设计技术规定》（DL5022-93）中第9.1.3.3条及《建筑抗震设计 规范（2008年版）》（GB50011-2001）中第4.3.6条规定，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，现已完成地基处理的乌拉山电厂三期工程为例，对其技术经 济比较如下：
1.1 技术比较
1.11 地质概况。根据乌拉山电厂三期工程地质勘测报告，乌拉山抗震设防烈度为7°，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=2 240kN。
1.13 碎石振冲桩（方案二）。主厂房处地基处理采用碎石振冲桩，处理深度16m左右。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φ1 100mm时，地基处理后复合地基承载力能达 到280kPa。

1.3 结论

从以上分析不难看出，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。

以上方案在内蒙古自治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φ 800mm，桩 承载力特征值Ra=2500～4000 kN，主要应用在海勃湾电厂三期工程，达拉特电厂四期工程等 。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1.8 m，桩 体材料选用碎石。桩径φ1100mm，承载力特征值fak=250 ～300kPa，主要应用在乌拉山电厂 三期工程，临河热电厂工程等。
2 湿陷性黄土地基处理方案论述

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 。 在这里以已实施的包头东华热电有限公司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。
根据包头东华热电有限公司2×300MW供热机组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）。包头东华热电有限公司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-2 0m，单击夯击能-6 000kN·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。

2.3 结论

从以上分析不难看出，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。

以上方案在内蒙古自治区电力建设中均已应用，主厂房地基处理采用换填垫层法，承载力 特征值fak= 250 ～350kPa，，主要应用在达拉特电厂三期工程、丰镇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，主要应用在包头东华热电有限公司 2×300MW供热机组工程，准格尔工业园区自备电厂工程等。
3 结束语

笔者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。