火力發(fā)電廠地基處理技術和其適用性探究

1、火力發(fā)電廠地基處理技術和其適用性探究【摘要】火電廠地基處理的目的，就是對軟弱地基 上可能發(fā)生的問題，如沉降、承載力偏低和滲漏等，采取一 定的方法和措施加以改善地基條件，以滿足火力發(fā)電廠各建 （構）筑物對地基的要求?！娟P鍵詞】地基處理；軟弱地基；不均勻沉降；工程造 價；技術先進；經(jīng)濟合理0引言目前，火電廠建設規(guī)模日益擴大，對地基的要求越來越 高，難度也越來越大。隨著火力發(fā)電廠機組規(guī)模大型化，越 來越多的火電廠工程需要對天然地基進行處理，以滿足火電 廠各建（構）筑物對地基的要求。1強夯法1.1強夯法機理強夯法又名為動力固結(jié)法或動力壓實法。這種方法是反 復將重錘提到高處使其自由落下夯擊地基，從而使地

2、基的強 度提高、壓縮到降低的方法。強夯法適用于處理碎石土、砂 土、粉土、粘性土、雜填土和素填土等地基，它不僅能提高 地基的強度、降低其壓縮性、還能改善其抗振動液化的能力 和消除土的濕陷性，所以還常用于處理可液化砂土地基和濕 陷性黃土地基等。強夯法對于飽和度較高的粘性土，一般來 說處理效果不顯著，尤其是淤泥地基，處理效果更差。1. 2強夯法的適用條件強夯法同其他軟土地基處理技術一樣，也有其一定的適 用范圍和特殊要求。從火電廠工程實踐經(jīng)驗看，強夯法加固 軟土地基的一個關鍵性問題就是土的粒徑、土層特性及其含 水量。一般認為強夯法目前除了對厚層淤泥質(zhì)和淤泥不適用 外，對一些類型的軟土強夯效果還是比較好

3、的。從土的性質(zhì) 分析，軟土強夯效果決定于地基土的含水量、粒徑級配及孔 隙比的大小。此外，軟土的土層性質(zhì)也很重要。工程技術人 員根據(jù)多年的火電廠地基處理工程經(jīng)驗，認為對含水量大于 60%,孔隙比大于1. 5,粒徑小于0. 005ram粘粒占30%以上 的飽和軟粘土不宜采用強夯法。國外，一些國家認為粘土粒 徑小于0.002mm不能用強夯法處理。中華人民共和國行業(yè)標 準建筑地基處理技術規(guī)范(jgj79-2002)規(guī)定：強夯法 適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷 性黃土、雜填土、和素填土等地基，當采用在夯坑內(nèi)回填塊 石、碎石或其他粗顆粒材料進行強夯置換時，應通過現(xiàn)場試 驗確定其適用性

4、。采用強夯法處理軟土地基，其加固效果決 定于地基土的滲透性，所以必須創(chuàng)造排水通道。因此在強夯 時，為了取得更好的效果，根據(jù)軟土的物理力學性質(zhì)，可以 采用綜合加固方法進行。2換填法2. 1換填法的加固機理換填法就是筑物基礎下的地基土層較軟弱，不能滿足上 部荷載對地基的強度或變形要求時，將基礎地面以下不太深 的一定范圍內(nèi)的軟弱土層挖去，然后以質(zhì)地堅硬、強度較高、 性能穩(wěn)定、具有抗侵蝕性的砂礫石、碎石、卵石、素土、灰 土、煤渣、礦渣等壓縮性較低、性能穩(wěn)定、無腐蝕性材料分 層充填，并同時以人工或機械方法分層壓、夯、振動，使之 達到要求的密實度，成為良好的人工地基。當?shù)鼗浫跬翆?較薄，而且上部荷載不大

5、時，也可直接以人工或機械方法（填 料或石填料）進行表層壓、夯、振動等密實處理，同樣可取 得換填加固地基的效果。2. 2換填法加固地基的適用條件換填法適用于淺層地基處理，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、松 散素填土、雜填土、已完成自重固結(jié)的回填土等地基處理以 及暗塘、暗洪、暗溝等淺層處理和低洼區(qū)域的填筑。換填法 還適用于一些地域性特殊土的處理：用于膨脹土地基可消除 地基上的脹縮作用，用于濕陷性黃土地基可消除黃土的濕陷 性，用于山區(qū)地基可用于處理巖面傾斜、破碎、高低差，軟 硬不勻以及巖溶與土洞等，用于季節(jié)性凍土地基可消除凍脹 力和防止凍脹損壞等。3振沖置換法3. 1碎石樁法的加固機理振沖碎石樁法是通過振沖碎石

6、樁加固松、軟土形成復合 地基，在提高承載力、增強穩(wěn)定性、減小沉降量、增強抗震 性能力等方面效果顯著。振沖碎石樁施工方法具有施工簡 便、快速，是一種較經(jīng)濟的加固地基施工技術。這種方法一 方面利用具有強大振動力的振動器將砂土或粉土側(cè)向擠出， 減小孔隙使顆粒處于運動狀態(tài)，并產(chǎn)生振動液化，實現(xiàn)加密 效果。另一方面是利用振動器在高壓水流作用下邊振邊沖， 在地基中成孔，將碎石、卵石等粗粒料填入孔內(nèi)并振密成碎 石樁，碎石樁與樁間土形成復合地基，提高了承載力，也減 小了沉降。3. 2碎石樁法的適用條件雜填土、飽和砂土、淤泥、粘土都屬于軟弱土，此類場 地用振沖碎石樁施工法進行加固是適用有效的，但要進行認 真、細

7、致的分析，并采取必要的檢測手段。對加固效果進行 科學評價，使振沖碎石樁處理不同類型軟弱地基的方案要進 行優(yōu)化選擇。但具體選用時應注意以下幾點：(1) 當需要加固的土體中含有大量的硬質(zhì)巨塊，如大 塊石、建筑垃圾等，則難以振沖成孔，構筑樁體。此時振沖 法不宜采用。(2) 振沖制樁過程中，填料在振沖器的水平向振動力 作用下擠向孔壁的軟土中，使樁體直徑擴大。(3) 振沖法尤其是振沖碎石樁法在施工的過程中置換 出大量泥漿，若在市區(qū)或環(huán)保要求嚴格的地區(qū)，就要特別作 好排污系統(tǒng)工程，進行文明施工，滿足環(huán)保要求。4擠密法4. 1灰土擠密法的加固機理樁間的擠密主要包括打樁擠密、脫水擠密和膨脹擠密。 由于在成孔的

8、過程中，由于夯擊的作用，樁孔處的料擠進樁 周土層，使樁周土層空隙減小，密實度增大，承載力提高， 壓縮性降低。生石灰填入樁孔后，吸收樁周土的水分發(fā)生消 化反應，生成熟石灰，同時樁身體積膨脹并釋放出大量的熱 量，樁間土的溫度高達4(tc50°c,這種現(xiàn)象將使樁間土產(chǎn) 生汽化脫水，土中孔隙水壓力消散，含水量降低，由于含水 量降低，促進了樁周圍地基的固結(jié)，提高了地基承載力。生 石灰吸水消化后，樁體體積發(fā)生膨脹。生石灰體積膨脹的主 要原因是固體生石灰吸水后體積增大崩解。體積的膨脹量與 生石灰磨細度、水灰比、熟化溫度、活性鈣含量和外部約束 等有關。生石灰越細，膨脹量越??；熟化溫度越高，膨脹量 越

9、大；粉煤灰或火山灰等活性摻料量越大，膨脹量越?。煌?部約束越大，膨脹量越小。生石灰消化后，消石灰進一步吸 水，電解成鈣離子和氫氧根離子。鈣離子與土中的二氧化碳 發(fā)生反應生成碳酸鈣，并在樁表面形成大約10cm的硬層。 隨著溶液中電離出的鈣離子鈣離子數(shù)量的增多，在堿性的環(huán) 境中，鈣離子與石灰樁圍邊土中的二氧化硅和膠質(zhì)的氧化鋁發(fā)生反應，生成復雜的硅酸鈣水化物和鋁氧鈣水化物以及鈣 鋁黃長石水化物。這種水化物形成一種管狀的纖維膠凝物 質(zhì)，牢牢地把周圍土顆粒膠結(jié)在一起，形成網(wǎng)狀結(jié)構，使土 顆粒連接得更加牢固，土的強度大大提高。4.2灰土擠密法的適用條件灰土擠密法適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素 填土

10、、雜填土等地基。它不僅可以部分地消除濕陷性黃土的 濕陷性，還可提高濕陷性黃土和人工填土地基的承載力和水 穩(wěn)性，由于考慮了樁間土的承載力而顯得比較經(jīng)濟，這樣復 合地基被看作一種現(xiàn)實、經(jīng)濟、合理的地基基礎設計方法而 得到廣泛應用。5預制樁5. 1預制樁工作機理預制樁的施工方法有：錘擊法、振動法、水沖法、靜壓 法及鉆孔錘擊法等多種方法，錘擊法是最古老卻常用的基本 方法。錘擊法沉樁工作機理，是利用樁錘自由下落時瞬時沖 擊力錘擊樁頭所產(chǎn)生的沖擊機械能，克服土體對樁的阻力， 其靜力平衡狀態(tài)遭到破壞，導致樁體下沉，達到新的靜力平 衡狀態(tài)，如此反復地錘擊樁頭，樁身也就不斷地下沉。打樁 時，樁頭刺入土體中必然會

11、破壞原狀土的初始應力狀態(tài)，造 成樁尖下土體的壓縮及側(cè)移，土體對樁尖相應產(chǎn)生阻力，隨 著樁頂壓力的增大，樁尖下土體的變形相應增廠狀態(tài)形成塑 性流動狀態(tài)，塑性流動時，樁尖處土體形成連續(xù)滑動面。土 體從樁尖的表面被向下和側(cè)向壓縮擠開，樁尖連續(xù)刺入并進 入下層土體中，隨著樁體的刺入，樁周表面受到由土體的強 大法向拉力所引起的樁側(cè)摩阻力的抵抗，當施加于樁頭的壓 力和樁身自重之和大于上述這兩部分阻力的總和時，樁就繼 續(xù)貫入土體中，直至設計標高，完成全部沉樁過程。5.2預制樁的適用條件(1) 持力層上覆蓋為松軟土層，沒有堅硬的厚夾層。(2) 持力層頂面的土質(zhì)變化不大，樁長易于控制，減 少截樁或多次接樁。(3

12、) 工期比較緊的工程，因已在工廠預制，縮短工期。 6灌注樁6. 1灌注樁工作機理灌注樁是以機械或人力造孔，向孔內(nèi)澆筑混凝土或鋼筋 混凝土所成的樁，用以支承建構筑物荷載。灌注樁能較為廣 泛的適應不同類型的地基土層，具有承載力高、耐久性好、 就地灌注等優(yōu)點，成樁直徑和樁長可靈活調(diào)整，是常見的樁 型。根據(jù)工藝不同分為人工挖孔灌注樁、沖(鉆)孔灌注樁、 旋挖成孔灌注樁、沉管灌注樁、后壓漿灌注樁等。6. 2灌注樁的適用條件(1) 沉管灌注樁適用條件基本與預制樁相同，現(xiàn)已廣 泛應用，可以采用單打，也可以采用復打工藝，主要依據(jù)土 層的松密程度和單樁承載力來決定。(2) 水下鉆孔灌注樁，此樁除了在碎石土，自重濕餡 性土，礫石層中不宜使用，其余土層基本都使用。(3) 螺旋鉆孔灌注樁適用于基本無地下水，且樁長有 一定限制，一般不易穿過硬粘土層與砂礫石層，這種樁型屬 于非擠土型干鉆孔樁，不需要泥漿護壁，因此施工周期比水 下鉆孔樁要短，現(xiàn)場無泥漿污染，此樁在火電廠建筑中使用 較廣。(4) 人工挖孔灌注樁，此樁適用于地下水較少，但對 安全的要求很高。7結(jié)束語總之，火電廠地基處