高 勇 王玉玲 高志刚

1 工程概况

某沿海新区热电工程位于临港经济技术开发区,本期工程装机容量为2×300 MW供热机组+2×25 MW背压机组。根据各建(构)筑物的结构特点、荷载情况及其对地基承载力和变形的要求,并结合厂区各区域的具体地质情况,对全厂建(构)筑物的地基、基础方案进行了技术经济比较,并提出了推荐意见。

2 工程地质和水文地质

2.1 地形地貌

本热电工程位于临港经济开发区东部,地貌形态类型属华北东部沼泽化滨海平原,总的趋势是自西向东缓倾,坡降为1/10 000,厂址区地势开阔、平坦,地面标高3 m～5 m。北侧为新黄南排干渠,南部为新建盐池,西侧为虾池。

2.2 地层岩性及物理力学性质

本厂址所处地层均以第四系滨海冲洪积(淤积)粉土、黏性土及粉砂为主,沉积厚度约500 m～550 m。本厂址区在勘探深度60 m范围内,地层岩性自上而下可分为7层,按地层岩性特征、物理力学性质及埋藏条件,叙述如下:①层粉土:褐黄色,湿,中密,土质不均,干强度低,韧性差,摇振反应迅速,无光泽,振动析水明显,局部呈流塑状态,土样极易变形,强度较低。②层粉土:灰褐色～灰黑色,湿,局部饱和,中密,土质不均,粉质感强,干强度低,韧性差。③层粉细砂:灰褐色,湿,稍密,砂质不纯,含云母及少量粉土成分,局部夹粉土透镜体。④层淤泥质粉质黏土:灰褐色～灰黑色,流塑状态,略有腥臭味,本层底部多含贝壳,局部贝壳呈层状分布。⑤层粉土:褐黄色,局部夹灰黄色,湿,中密,土质不均匀,局部夹粉质黏土或粉砂薄层。干强度及韧性低,摇振反应迅速,无光泽。⑥层粉细砂:灰褐色,湿,中密,砂质不纯,含云母及少量粉土成分。⑦层:厚度较大,岩性为粉质黏土与粉土互层,在勘探深度60 m以内两地层交替出现,层数一般为3层～5层。

2.3 地下水及水、土腐蚀性评价

根据现场调查及本次勘探,拟选厂址区浅层地下水位埋深1.30 m～1.60 m,年变幅0.5 m～1.0 m。根据分析结果,拟选厂址区地下水对混凝土结构具强腐蚀性;在干湿交替的情况下对钢筋混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性,在长期浸水的情况下对钢筋混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性;对钢结构具有中等腐蚀性。

3 主要建筑物地基选择

3.1 主厂房区域建构筑物地基处理

3.1.1 打入桩

打入式钢筋混凝土预制桩特点是:桩身强度高,桩身质量容易保证和控制,施工速度快,工期短,不受地下水位影响,不存在排浆问题。由于厂址区地下水对混凝土结构具强腐蚀性,根据GB 50046-95工业建筑防腐蚀设计规范的要求,预制钢筋混凝土桩的结构设计,应符合下列规定:1)混凝土的强度等级不宜低于C35且水灰比不应大于0.4。2)混凝土的保护层厚度不应小于50 mm。3)混凝土桩宜采用抗硫酸盐硅酸盐水泥或铝酸三钙含量不大于5%的普通硅酸盐水泥制作并掺入钢筋阻锈剂。

1)高强预应力管桩。此类桩在工厂制作,产量大,质量有保证,强度高(强度达到C80),施工速度快,施工机械众多,无泥浆污染,施工工艺成熟,质量易控制、有保证,适用于像本地区持力层顶面标高起伏变化不大、持力层以上为较软地层且没有坚硬夹层的场地。桩端持力层宜选在⑥层(⑥粉细砂层2 m,桩长约为24 m,预估单桩承载力特征值为2 000 kN)。经初步核算主厂房(包括汽机间、煤仓间、锅炉)和烟囱区域桩与基础总造价在5 000万元左右,可大大节约造价,工期在45 d～60 d,工期大大缩短。

2)混凝土方桩。混凝土方桩桩体强度比预应力钢筋混凝土管桩低(高强预应力钢筋混凝土管桩C80,钢筋混凝土方桩C30～C40),钢筋混凝土方桩需现场制作,需占用大量现场做制桩场地,从预制到使用最少需一个月才能使用,所以按照现有工程量,若采用预制方桩,工期将至少要5个月以上,而且受天气、养护条件的限制,施工只能在高温季节进行,且桩身质量难以保证。采用方桩方案也需要进行工程接桩,地下水对桩身和桩头也有很强的腐蚀性,加上桩身较重,施工难度较大。由于⑥层土为粉细砂层,考虑到现场打桩不宜穿透,本方案桩端进入⑥粉细砂层2 m,桩长约为 24 m,设计桩500 mm×500 mm。桩身混凝土强度等级C30。单桩混凝土工程量6 m3,预估单桩承载力特征值1 300 kN。当桩端持力层为⑦粉质黏土层(进入土层1 m)时,桩长约28 m,预估单桩承载力特征值为1 450 kN。

3.1.2 灌注桩

1)普通灌注桩。本方案桩端进入⑦粉质黏土层3 m,桩长约为30 m,设计桩径1 000 mm,桩身混凝土强度等级C35。单桩混凝土工程量23.55 m3。预估单桩承载力特征值2 102 kN。

2)支盘灌注桩。其主要优点是:根据地质情况在土层中设置分支力盘及承力盘,发挥了桩土共同承力作用。根据地基评审会的讨论意见,对支盘灌注桩进行了优化设计,最终参数确定为:桩端进入⑦粉土层3 m,桩长约为30 m,设计桩径 700 mm,于⑥粉细砂层和⑦粉土层中各设置一个支盘,承力盘直径1 400 mm,高度700 mm,桩身混凝土强度等级C35。单桩混凝土工程量12.55 m3。预估单桩承载力特征值2 500 kN。

3.2 技术经济对比

本工程各种桩型技术经济比较见表1。

表1 各种桩型技术经济比较表

从表1可以看出,经 600 mm(110 mmA)PHC管桩、500 mm×500 mm钢筋混凝土方桩、φ 1 000 mm泥浆护壁钻孔灌注桩和φ 700 mm支盘灌注桩几个方案的技术经济比较,600 mm(110 mmA)PHC管桩较1 000 mm泥浆护壁钻孔灌注桩、500 mm×500 mm钢筋混凝土方桩、φ 700 mm支盘灌注桩分别节省投资4 974万元、2 445万元和126万元,可以节约工期120 d左右。

4 结语

由以上论述可以看出,600 mm(110 mmA)PHC管桩技术可行,质量比较容易得到控制,而且比较经济,施工工期比其他几种方案缩短120 d左右,且无污染,不受季节影响,适用于该工程。

故本工程现阶段建议采用600 mm(110 mmA)PHC管桩方案。

烟囱、灰库、筒仓、转运站、输煤栈桥柱以及碎煤机室等其他上部荷载较大的重要生产建筑物,所处的地质情况基本同主厂房区域相近,因此地基处理方案同主厂房。

[1] GB 50046-95,工业建筑防腐蚀设计规范[S].

[2] GB 50046-95,地基基础设计规范[S].