發(fā)電廠土建施工中的樁基礎(chǔ)施工技術(shù)探析

王進(jìn)良，劉 宏

（中國(guó)電建集團(tuán)河北工程有限公司，河北石家莊 050000）

樁基礎(chǔ)是建筑施工的基礎(chǔ)，施工質(zhì)量直接決定了建筑的最終竣工質(zhì)量，任何建筑的安全性、穩(wěn)定性都必須以樁基礎(chǔ)的施工作為前提，樁基礎(chǔ)施工為發(fā)電廠的整體施工提供了穩(wěn)定、安全的結(jié)構(gòu)。在樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中，要圍繞火電廠的具體情況，運(yùn)用專業(yè)知識(shí)和原理來(lái)規(guī)劃施工方案。只有保證了樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量，才能為火電廠的安全運(yùn)行奠定良好基礎(chǔ)。

1 基礎(chǔ)樁施工淺析

樁基礎(chǔ)是所有建筑的基礎(chǔ)，也是建筑施工的重要環(huán)節(jié)，通過(guò)樁和樁之間的相互連接形成單樁建筑基礎(chǔ)，也可以將樁基礎(chǔ)看作是承重平臺(tái)，在土層或者巖石中設(shè)樁或者通過(guò)樁連接達(dá)到承重的目的。樁基礎(chǔ)施工最大的功能J 提高建筑基礎(chǔ)的穩(wěn)定性、牢固性、安全性。樁基礎(chǔ)的重要作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①把建筑本身的重力傳送到土層與巖層中，以達(dá)到更加穩(wěn)定、堅(jiān)固的效果；②通過(guò)縮小松軟土層的孔隙度，提高土層的密度增強(qiáng)地基的承重能力與抗壓能力，避免因地基不穩(wěn)定而造成建筑坍塌、下沉等事故。

樁基礎(chǔ)施工是有著范圍限制的，樁基礎(chǔ)的施工工程量較大，成本投入較高，施工技術(shù)比較嚴(yán)格，通常只適用于以下幾種工程：①對(duì)抗震要求非常嚴(yán)格的建筑；②對(duì)地基沉降的要求非常嚴(yán)格的建筑；③施工區(qū)域的地基土質(zhì)差，不進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工會(huì)影響建筑的安全性和使用壽命；④工廠、倉(cāng)庫(kù)等對(duì)承重要求較高的建筑；⑤工廠煙囪、電視塔等高度較高，但是承重面積較小的建筑，需要通過(guò)樁基礎(chǔ)的施工來(lái)增強(qiáng)建筑的穩(wěn)定性。

2 樁基礎(chǔ)施工存在的問(wèn)題淺析

從樁基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)來(lái)看，上古結(jié)構(gòu)固定在承臺(tái)的頂部，基樁固定在承臺(tái)的底部。上部結(jié)構(gòu)、樁基礎(chǔ)、地基三者共同組成了工作體系，上部荷載經(jīng)承臺(tái)分配到各個(gè)樁頂，再通過(guò)樁側(cè)、樁端進(jìn)行擴(kuò)散，最后傳遞給地基土。該工作體系除了要滿足施工的強(qiáng)度需求，還不能超過(guò)規(guī)范規(guī)定的差異沉降量與絕對(duì)沉降量。根據(jù)《發(fā)力發(fā)電廠土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（以下簡(jiǎn)稱《土規(guī)》）的要求，樁基礎(chǔ)的容許沉降量，以主廠房的框架與鍋爐爐架基礎(chǔ)為例，容許沉降量是150mm。工程的實(shí)際測(cè)量結(jié)果顯示，主廠房的框架、鍋爐爐架、煙囪樁基礎(chǔ)的沉降量是10~30mm，在《土規(guī)》的規(guī)定以內(nèi)，基本屬于樁身的壓縮變形，總體小于同容量機(jī)組的天然地基淺基礎(chǔ)的沉降量。然而，樁基礎(chǔ)的工程費(fèi)用仍然很高，而且有繼續(xù)上升的趨勢(shì)，工程的最高費(fèi)用甚至在5 億元以上，是整個(gè)火電廠建筑工程費(fèi)用的1/3。根據(jù)2001 年限額設(shè)計(jì)的指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，主廠房、煙囪、汽輪機(jī)基座、集控樓采用的均是樁基礎(chǔ)發(fā)電工程，樁基礎(chǔ)的工程費(fèi)用與其占全廠建筑工程費(fèi)用的比例如表1所示。

從表1 可知，機(jī)組容量越大，樁基礎(chǔ)工程花費(fèi)的費(fèi)用就越高。鋼樁比鋼筋混凝土樁的投資更大，樁越長(zhǎng)費(fèi)用就越高。以2×600MW 的電廠為例，約45m 的鋼筋混凝土樁的施工費(fèi)用約為25~35m 鋼筋混凝土樁的1.6 倍，而長(zhǎng)鋼樁的施工費(fèi)用則是45m鋼筋混凝土樁的2 倍以上。

表1 樁基礎(chǔ)的工程費(fèi)用與其占全廠建筑工程費(fèi)用的比例

分析原因，是因?yàn)楣こ痰脑O(shè)計(jì)不需要考慮上部結(jié)構(gòu)、地基、基礎(chǔ)的共同作用，只需要在基礎(chǔ)頂面進(jìn)行分界。計(jì)算結(jié)構(gòu)時(shí)，假如底層柱固定在剛性體，則不需要考慮因基礎(chǔ)差異沉降造成的柱角線位移和因承臺(tái)剛度有限造成的角位移現(xiàn)象。

制定樁基礎(chǔ)的施工方案，首先要全面分析地質(zhì)條件，以明確是否需要對(duì)淺層地基進(jìn)行加固，然后結(jié)合上部結(jié)構(gòu)體系方案來(lái)綜合考慮樁基礎(chǔ)承臺(tái)對(duì)差異沉降所產(chǎn)生的調(diào)節(jié)作用，通過(guò)計(jì)算沉降量來(lái)選擇樁端的持力層，制定多元化的復(fù)合樁基礎(chǔ)方案，綜合對(duì)比后最終選擇最合理的方案?；鶚杜c承臺(tái)共同組成的深基礎(chǔ)即為樁基礎(chǔ)，樁周土與樁端土分別構(gòu)成了樁側(cè)的持力層和樁端的持力層，同一持力層內(nèi)的樁基礎(chǔ)的承載能力越大，樁身持力層的接觸面積就越大。如果是獨(dú)立樁基礎(chǔ)，假如不去考慮樁間土的作用，則可通過(guò)以下四種方式來(lái)增強(qiáng)樁間土的承載力：①在樁徑不變的前提下，增加樁長(zhǎng)和樁側(cè)面積；②增加基樁的數(shù)量，相當(dāng)于同時(shí)增加樁側(cè)、樁端的面積；③對(duì)淺層的地基土進(jìn)行加固，提高樁和土之間的摩擦系數(shù)；④在不改變樁長(zhǎng)的情況下，通過(guò)改變樁身的尺寸與截面形狀來(lái)增加樁與土的接觸面積。

樁身壓縮變形與樁端下土層壓縮變形的總和就是絕對(duì)沉降量，調(diào)整沉降量的主要方式是改變樁長(zhǎng)和樁下壓縮層的力學(xué)性能。控制沉降的關(guān)鍵在于差異沉降，而差異沉降主要取決于上部結(jié)構(gòu)、樁基礎(chǔ)與地基總體的豎向剛度，可通過(guò)三種方法來(lái)控制沉降：①聯(lián)合樁基礎(chǔ)來(lái)達(dá)到承臺(tái)對(duì)差異沉降的調(diào)節(jié)效果；②通過(guò)改變上部結(jié)構(gòu)體系來(lái)提高對(duì)差異沉降的適應(yīng)性；③調(diào)整樁長(zhǎng)，改變樁下的壓縮層，以縮小絕對(duì)沉降量。

3 混凝土灌注樁的施工質(zhì)量控制措施

3.1 明確地基的承載能力

控制樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量，前提是要讓那個(gè)地基的承載能力與設(shè)計(jì)要求相符合，因?yàn)榈鼗休d力直接關(guān)系到巖石結(jié)構(gòu)、巖石單軸抗壓強(qiáng)度與嵌巖樁的深度。如果火電廠的施工區(qū)域在斷層地帶，就必然會(huì)存在夾層，鉆孔至夾層時(shí)，會(huì)假設(shè)巖石處于風(fēng)化狀態(tài)，那么破碎的巖層下就有一層軟夾層，在拔出巖心的情況下，樁底正處于軟土地基上，那么樁基的承載能力就無(wú)法滿足設(shè)計(jì)的要求。

3.2 合理控制樁強(qiáng)度

如果樁基礎(chǔ)的強(qiáng)度不夠，即使地基有足夠的承載力，那么施工質(zhì)量也必然是不合格的。所以，樁強(qiáng)度的控制對(duì)于樁基礎(chǔ)施工而言十分重要，甚至決定了整個(gè)火電廠施工質(zhì)量的優(yōu)與劣。在采用混凝土樁體的情況下，各種因素都可能對(duì)樁體的質(zhì)量產(chǎn)生影響，比如，如果施工材料不達(dá)標(biāo)，或者沒(méi)有按照要求施工，都會(huì)降低施工質(zhì)量。所以要對(duì)混凝土樁體采取一些加固、加強(qiáng)措施，保證樁體強(qiáng)度與設(shè)計(jì)要求相符，通過(guò)控制混凝土的質(zhì)量來(lái)保證樁身的質(zhì)量。

3.3 檢驗(yàn)?zāi)嗌沉?/h3>

控制鉆孔灌注樁最重要的是要檢測(cè)泥沙的含量，對(duì)于摩擦樁而言，荷載機(jī)構(gòu)會(huì)通過(guò)樁表面和周圍土體產(chǎn)生的摩擦來(lái)把上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞到周圍的土體。如果設(shè)計(jì)的側(cè)反應(yīng)力比較小，那么端部泥沙量就不會(huì)對(duì)樁的承載能力產(chǎn)生太大影響。對(duì)于鉆孔端承樁而言，如果沉淀物的量太多，那么樁體在施工中就會(huì)發(fā)生沉降，樁體就會(huì)喪失承載功能，嚴(yán)重阻礙施工進(jìn)度。

3.4 混凝土灌注樁的上段強(qiáng)度的控制措施

（1）明確樁直徑與樁底的深度：澆筑第一批混凝土?xí)r，將混凝土的體積控制在1.5~2.0m3，或者保證混凝土的體積不超過(guò)樁體的10%。第一斗料要填滿導(dǎo)管，而且要把導(dǎo)管口埋至100cm。

（2）成樁質(zhì)量和灌注樁的高度相關(guān)：樁身的高度通常受到設(shè)計(jì)樁頂0.5~1.0m 高度的影響，當(dāng)鑿平混凝土的高部位之后，其余部分不需要有泥漿，混凝土標(biāo)志要符合設(shè)計(jì)的要求。

（3）插入混凝土的管的長(zhǎng)度要合適：通常以2~4m 為宜，根據(jù)樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)要求來(lái)做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

3.5 混凝土灌注樁的樁身質(zhì)量控制措施

（1）施工前通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試鉆孔，鉆孔的數(shù)量至少2 個(gè)。鉆孔后通過(guò)孔徑、井底沉降、垂直度、井壁的穩(wěn)定性來(lái)檢測(cè)質(zhì)量，以此來(lái)設(shè)計(jì)施工方案、施工工藝。觀察井筒的穩(wěn)定性，觀察時(shí)間至少要12h，如果是重要項(xiàng)目，要適當(dāng)增加直徑。

（2）保證護(hù)壁泥漿滿足實(shí)際要求，液位要高出地下水位2m以上，如果漿液膠體率低，但是砂率大，那么墻體的防護(hù)性能就會(huì)較差，在體積密度都比較大的情況下，沉降的速度就會(huì)很快。當(dāng)新土或者亞新土出現(xiàn)孔洞的時(shí)候，可以在原土中注水，形成泥漿來(lái)保護(hù)墻體。

（3）在確認(rèn)井壁足夠穩(wěn)定的前提下澆筑混凝土，井底沉積物的厚度要符合《土規(guī)》提出的要求，在不對(duì)樁的承載力產(chǎn)生影響的情況下，泥漿應(yīng)該稀釋循環(huán)，降低承壓層密度。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，樁基礎(chǔ)的施工為火電廠安全、正常的運(yùn)轉(zhuǎn)奠定了基礎(chǔ)，其重要性不言而喻。本文分析樁基礎(chǔ)施工中存在的問(wèn)題，并提出質(zhì)量控制措施，以期給發(fā)電廠土建施工提供參考。