浅谈强夯法在某火力发电厂输煤系统地基处理中的应用

发布时间：2022-03-15 15:01:59 浏览数：次

(内蒙古电力勘测设计院，内蒙古呼和浩特 010020)
摘要：文章结合内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾电厂的工程实例，论述了强夯法在火力发电厂输煤系统地基处理中的应用。
关键词：强夯法；火力发电厂；输煤系统；地基
中图分类号：TU472.3⁺1 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2009)03—0249—01
1 工程概况

薛家湾火力发电厂工程位于内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾友谊工业园区内，电厂一期已建成2×150MW (CFB)机组，本期为扩建工程，拟建设2×330MW亚临界空冷循环流化床锅炉发电机组，主厂房与一期2×150 MW机组脱开布置，两主厂房相隔距离约180m，并留有扩建三期的条件。
2 岩土工程条件及评价

厂址地势相对较高，原始地貌形态以黄土地貌为主，主要地貌单元为黄土峁和斜坡。区域内沟壑发育，地形切割较为严重，冲沟切割侵蚀均具有向源侵蚀特征。勘测场地部分地段已经经过人工平整，局部地段基坑已经开挖，地面标高约为1 192.45m左右和1 215.7m左右。根据最大钻探深度40.2m所揭示出的地层情况看，场地地基土由上部人工填土、黄土状粉土及下部粉质粘土组成。

岩土工程勘测报告对该场地评价：场地位于鄂尔多斯台地，构造相对稳定，具有中强以下地震发生的构造条件。场地内地下20m范围内无地下水，且场地土为黄土状粉土和粉质粘土，不需考虑地基土的液化问题。
3 地基处理方案比选

根据工程地质勘测报告,输煤系统大部分建(构)筑物的基础持力层均为人工填土。根据报告的结论，人工填土动力触探试验击数及标准贯入试验击数显示离散性较大，存在不均匀性，不能作建(构)筑物的天然地基，需进行地基处理。人工填土厚度一般在0.6～22.0m之间。地基处理的主题思路是加固现有人工填土或完全利用下部较好的黄土状粉土及粉质粘土。针对场地条件，结合我院多年来的工程实践和一期工程主厂房强夯地基处理的经验，对各种地基处理方案及其适用性进行如下的分析和讨论。
3.1 强夯方案

强夯法由 Louis Menatd 技术公司在1968年创立，是使用吊升设备将具有较大质量和一定结构规格的夯全重起吊至一定高度后，使其自由下落，强大的冲击能量使地基产生强烈的振动和很高的动力应力，从而在一定范围内使土体的强度提高，压缩性降低，达到加固地基的目的。强夯法具有加固效果显著，使用土类广泛，设备简单，施工便捷的优点，且该火力发电厂一期工程主厂房、烟囱均采用强夯法对黄土状粉土进行处理，取得了较好的效果。

采用高能量级的强夯对人工填土进行处理，以此来提高填土地基的承载力，降低填土的压缩性，使其满足基础承载力，沉降量和稳定性的要求，是一种经济合理的处理方法。虽然强夯施工会产生较大的振动，但二期输煤系统距老厂较远，强夯施工不会影响一期工程正常运行。此外通过选择恰当的场地进行强夯，并认真选择施工参数，合理安排施工组织，完全可以加快施工进度。由于输煤系统工程的人工填土较厚，至各建(构)筑物基底设计标高最深的部分约为27m，最浅的部分约为5m。按《建筑地基处理技术规范》表6.2.1单击夯击能为5 00 0kN·M时预估强夯法有效加固深度为8m。因此，把人工填土超过8m的部分进行分层强夯，以满足有效加固深度的要求，这样就造成了人工填土的二次开挖和分层回填，增加了地基处理的投资。

强夯法存在的不利因素：①如雨季施工，必须采取防排水措施，以防土层含水量太高夯成橡皮土；②强夯后需要一定的间歇期，影响工程进度；③存在二次挖填、倒运土方等费用。
3.2 换土垫层方案

换填方案是指建筑物基础下的地基土层较软弱，不能满足上部荷载对地基的强度或变形要求时，采用先挖出基础下处理范围内的软弱土层，然后分层换填强度较高的砂砾石、碎石、灰土等压缩性较低、性能稳定、无腐蚀性的材料，并压实至规定的要求的一种地基处理方法。

在北方地区蕴藏大量的工程性能较好的天然岩石或砂砾石等材料，按照一定的颗粒级配要求，对换填材料时进行配比(或直接采用天然配比良好的材料)，分层铺垫，逐层采用机械振动碾压实。根据《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)的规定，换填垫层的厚度不宜＞ 3m。本工程输煤系统地基处理范围内的人工填土厚度大约在5.0～27.0m之间，大面积的深度换填，造成施工开挖的土方量大及外购级配砂砾石的量过大，因而使地基处理的费用增加，施工工期延长。最终会影响输煤系统的工程进度。因此，大面积深度换填砂砾石方案不适合用于该输煤系统的地基处理。
3.3 预制桩方案

桩基类型较多，桩型选择的是否合理，直接关系到经济效益和建设速度。输煤系统人工填土太深，填土固结时间较短、土体结构较为松散，不适合钻孔灌注桩的成孔。因此，不适合采用钻孔灌注桩方案。结合人工填土深而结构松散的特点，以成桩可能性考虑，宜选用摩擦型为主要特性的预制桩，此桩型性能稳定，施工简便，加工制作周期短，地面制作，质量容易控制，施工经验成熟。它属于完全挤土桩，打桩的同时挤密了地基土增大了桩身摩擦力，提高桩基的整体承载力。沉桩方式可采用静压或打入式，打桩拟采用4.5t级柴油打桩机，静压机械拟采用300t级以上和压桩机，根据工程地质资料和静力触探结果，桩的持力层初定在粉质粘土层，采用400×400预制方桩。由于输煤系统人工填土很深，而填土的极限测阻力非常小，这就使预制桩桩长较长，经初步估算，桩长32.5m(平均桩长)时，预制桩单桩承载力特征值为580kPa，具体的参数待试桩实验后才能确定。

预制桩的不利因素：①由于承受运输、起吊及打击应力，钢筋配置较多，混凝土强度等级也相应提高，因而造价较高；②制桩需要一定的预制场地，桩需要养护、成品需一定时间才能完成；③试桩实验周期较长，影响工程进度。
3.4 输煤系统地基处理方案经济比较
各方案经济比较见下表：

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4 结论

通过以上论述，强夯方案和预制桩方案均适用于本火力发电厂输煤系统建(构)筑物的地基处理。强夯法由于有一期主厂房强夯的设计、施工参数，不需要进行强夯原体试验，可直接进入工程施工，施工周期较短，不影响工程的整体进度；预制制桩方案由于存在先做原体试验这一环节，使地基处理的工期加长，工程造价增加，影响工程的整体进度；从技术、经济和工期三方面综合比较，该工程输煤系统地基处理方案推荐采用强夯法。
［参考文献］
［1］建筑地基基础设计规范(GB50007-2002)［S］.北京：中国建筑工业出版社,200 6.
［2］建筑地基处理技术规范(JGJ79-2002)［S］.北京：中国建筑工业出版社,2002. 
［3］电力工程地基处理技术规程(DL/T 5024-2005)［S］.北京：中国电力出版社 ,2005.

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