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第3 8 卷 增刊 2 0 0 5 年 1 0月 武汉大学学报 工学版 E n g i n e e r i n g J o u r n a l o f Wu h a n Un i v e r s i t y V o l . 3 8 S u p . Oc t . 2 0 0 5 印尼某燃煤电厂主厂房桩筏基础方案选择研究 赵乾卓‘ ， 唐学峰， ，陈仁朋“ 1 .西南电力设计院， 四川 成都6 1 0 0 2 1 ; 2 .浙江大学岩土工程研究所， 浙江 杭州3 1 0 0 2 7 摘要 在高烈度地震区、 软弱地基及液化场地土上建设大型电厂， 合理的 基础方案选择将直接影响工程投资和 工程的顺利进展. 本文主要介绍了印尼某拟建电厂主厂房桩基方案选择过程中所作的技术分析研究， 以期对类 似工程有参考作用. 关键词 高烈度地震区， 软弱地基; 液化处理; 桩基 中圈分类号 T U 4 7 3 . 1文献标识码 A R e s e a r c h o f s c h e me c h o i c e o f ma i n g e n e r a t o r h a l l p i l e r a f t f o u n d a t i o n o f a c e r t a i n I n d o n e s i a n c o a l - f i r e d p o w e r p l a n t Z H A O Q i a n - z h u o ， T A N G X u e - f e n g ， C H E N R e n - p e n g 2 1 . S o u t h w e s t C h i n a E l e c t r i c P o w e r D e s i g n - I n s t i t u t e , C h e n g d u 6 1 0 0 2 1 ， C h i n a ; 2 . I n s t i t u t e o f G e o t e c h n i c a l E n g i n e e r i n g , Z h e j i a n g U n i v e r s i t y , H a n g z h o u 3 1 0 0 2 7 , C h i n a A b s t r a c t ; B u i l d i n g l a r g e - s c a l e p o w e r p l a n t o n w e a k f o u n d a t i o n a n d l i q u e f a c i e n t g r o u n d i n h i g h l y s e i s m i c r e g i o n , r e a s o n a b l e f o u n d a t i o n c h o i c e s o f s c h e m e s w i l l d i r e c t l y e f f e c t t h e i n v e s t me n t a n d f a v o r i n g p r o - g r e s s o f t h e p r o j e c t . T h e a n a l y s i s a n d r e s e a r c h o f t e c h n o l o g y i n t h e s c h e m e c h o i c e s o f p i l e f o u n d a t i o n o f m a i n m a c h i n e h a l l i n a c e r t a i n p l a n n e d I n d o n e s i a n p o w e r p l a n t a r e ma i n l y i n t r o d u c e d i n o r d e r t o s e r v e a s a r e f e r e n c e f o r t h e s i m i l a r p r o j e c t s . K e y w o r d s h i g h l y s e i s mi c r e g i o n ; w e a k f o u n d a t i o n ; l i q u e f a c t i o n t r e a t m e n t ; p i l e f o u n d a t i o n 1 工程概况 印尼某燃煤电厂由 2台 3 0 0 MW 的机组组 成. 拟建场地的地质条件复杂， 地貌属于海滨沼泽， 地形平坦， 场地高差小于 5 m; 地基由砂土、 粉质粘 土等组成; 地震设防烈度较高， 场地地震动峰值加 速度按0 . 3 0 g ， 地震基本烈度为8 度. 根据印尼方提供的场地初勘资料， 该场地土层 可分为4 层， 各层土的地基承载力和桩基设计参数 见表 1 . 裹 1 各土层的设计参数建议值 土层代号岩土名称 地基承载力特征值J e k / k P a 预制桩极限端 阻力标准值q p . / k P a 预制桩极限侧 阻力标准值q , ;, / k P a ①层 ②层 ③1 层 ③ 层 ③3 ③‘ ④1 层 ④ 层 粉质粘土 软塑 砂层 松散 粉质粘土 可塑 粉质粘土 硬塑 砂层 松散一密实 砂层 中密一密实 粉土 中密 粉土 密实 / / 1 4 0 - 1 8 0 1 8 0 - 3 0 0 1 0 0 - 1 4 0 1 8 0 - 3 0 0 1 8 0 - 2 5 0 2 5 0 - 3 5 0 / / / 5 0 0 0 - 6 5 0 0 / 3 0 0 0 - 4 0 0 0 2 0 0 0 - 3 0 0 0 3 0 0 0 - 4 5 0 0 1 1 - 1 7 1 5 - 2 8 5 0 - 6 5 6 5 - 9 0 2 0 - 4 0 4 0 - 6 0 4 0 - 6 0 6 0 - 8 0 作者简介 赵乾卓， 从事电力土建工程的基础设计与研究工作. 增刊 赵乾卓等 印尼某燃煤电厂主厂房桩筏基础方案选择研究 2 桩基选择和沉降分析 2 . 1 桩墓选择 本工程可供选择的桩型主要有预应力管桩和 钢管桩. 相对而言， 预应力管桩存在如下缺点 1 桩的水平承载力较低. 2 不易穿透较厚的硬夹层， 可能会达不到持 力层深度. 3 桩顶与承台的连接部位相对薄弱， 在地震 荷载作用下容易发生破坏. 根据 P C P I L E S的介绍， 可供选择的硷管桩桩 径有 6 0 0 m m, 5 0 0 m m, 4 5 0 m m, 4 0 0 m m, 3 5 0 m m 和3 0 0 m m 6 种. 由于主厂房区荷载较大， 如果采 用较小直径的桩会导致桩距过密， 考虑采用P C 6 0 0 -1 0 0 作分析比较. 而钢管桩的贯人能力、 打桩挤土效应、 抗弯曲刚 度、 质量控制方面都有明显的优势， 在地震烈度较大 的地区和预应力管桩相比具有更高的水平承载力. 在桩长和持力层的选择上， 一方面考虑到上覆 土层土性较差， 桩应尽可能进人硬质土层; 另一方 面考虑到桩的可打性问题. 根据地质资料， 持力层 定为③ 粉质粘土、 ③4 砂层或④粘质粉土. 在考虑 液化的条件下， 单桩承载力见表 2 ， 表中单桩承载 力分项系数取 1 . 6 5 . 表2 主厂房区域单桩承载力 按照地质报告计算 桩型 持力层 / m 桩端深度 / m 单桩极限承载力 / k N 单桩承载力设计值 A N 桩身强度控制的单单桩承载力 桩承载力设计值设计值 / k N / k N ︵匕门了只︺ 月任7.J任 月了11咋1 9﹄八jo山 P C 6 0 0 - 1 0 0③ 、 ③;4 6 - 5 3 . 5 S P 6 5 0 - 1 4③ 、 ③。4 6 - 5 3 . 5 P C 6 0 0 - 1 0 0④， 、 ④5 4 - 5 8 S P 6 5 0 - 1 4 , 、 ④5 4 - 5 8 4 8 5 3 - 5 9 2 5 5 4 6 8 5 2 4 2 - 6 3 2 2 5 7 1 3 5 1 9 6 - 6 2 5 2 6 0 3 0 5 5 5 1 - 6 7 5 0 6 4 9 0 2 9 4 2 3 1 7 7 1 4 9 3 6 4 2 7 4 8 3 3 0 0 2 7 4 8 3 3 0 03 3 0 0 在考虑液化的条件下， 主厂房区的P C 6 0 0 - 1 0 0 C 桩的水平向设计承载力为8 1 . 8 k N ; S P 6 5 0 - 1 4 钢管桩的水平向设计承载力为1 2 1 . 8 k N . 按照P C 6 0 0 和S P 6 5 0 两种桩型布桩， 非地震 荷载作用下， 按竖向荷载计算所需要的桩数以及相 应的布桩系数见表3 . 裹3 非抗从时竖向荷载作用下主厂房区域布桩计算分析 桩型 持力层 P C6 0 0S P6 5 0 2 . 2 沉降分析 采用规范的方法， 选用两个有代表性的钻孔 B H l l 和B H 6 地层剖面， 分别计算了主厂房的沉 降， 见表 5 . 其中土层按照最深的钻孔， 取为6 8 m. 从表中看出， 两种方法计算的沉降量差异较大， 采 用室内试验获得的压缩模量较小， 计算沉降量较 大， 而按照标贯估算的压缩模量较大， 计算的沉降 量较小. ③ 、 ③‘ ④， 、 ④ ③ 、 ③; i . 2 单桩竖向承 载力设计值 / k N 竖向总荷载 / k N 总桩数 布桩系数/ 平均桩间距 2 7 4 82 7 4 83 1 7 73 3 0 0 2 5 0 3 1 5 5 2 5 0 3 1 5 5 2 . 9 4 5 . 4 d 2 . 9 4 5 . 4 d 2 5 0 3 1 5 5 7 8 8 3 . 0 1 5 . 1 d 2 5 .0 3 1 5 5 2 . 9 0 5 . 2 d 按照单桩水平承载力设计值估算抗震时需要 的桩数以及相应的布桩系数见表4 . 经分析计算， 群桩效应综合系数为 “/ h - l i / r 0 . 5 X 2 . 0 5 1 . 0 2 5 由此可知， 群桩水平承载力满足要求. 3 主厂房桩基设计评价分析 通过上述分析表明 1 主厂房的桩数由地震作用时水平荷载控 制. P C 6 0 0的水平和竖向承载力均低于S P 6 5 0 . 考 虑地震对水平承载力的影响后， P C 6 0 0需要布桩 1 4 7 3 根， 布桩系数 4 . 7 3 0 o ， 平均桩间距 4 . 0 7山 S P 6 5 0 需要布桩9 8 9 根， 布桩系数3 . 7 3 o ， 平均桩 间距 4 . 5 9 d . 2 主厂房区域可供选择的持力层为③ 、 ③4 以及④， 不同的持力层， 桩基的竖向承载力都能够 满足要求， 并且对水平承载力影响很小. 但不同的 持力层沉降差异较大， 主厂房位置B Hl l 孔土体较 武汉大学学报 工学版 2 0 0 5 表 4 主厂房区域布桩计算分析 桩型计算情况 单桩水平承载力 设计值/ k N 单桩水平向抗震 承载力/ k N 桩数 布桩系数 / 平均桩间距 S a / d 亡JnJ内OCj 八0，1八己门了 . 八dA工0乙八j 扮bQ习 勺JtIOO甘 llA‘内h吕 月ro甘 111.1 不考虑地震液化 考虑地震液化 不考虑地震液化 考虑地震液化 1 0 6 . 0 8 1 . 8 1 5 8 . 6 1 2 1 . 8 1 3 2 . 5 1 0 2 . 3 1 9 8 . 3 1 5 2 . 3 4 . 6 4 4 . 0 7 5 . 2 4 4 . 5 9 ，2八IJjn户 0卜月亡d 可件三︵h‘‘内卜︺ 表 5 主厂房沉降计算结果 桩端深度/ m持力层钻孔号压缩模量确定方法总沉降// c m BH l l BH6 压缩试验计算 标贯击数估算 压缩试验计算 标贯击数估算 压缩试验计算 标贯击数估算 压缩试验计算 标贯击数估算 2 6 . 7 1 0 . 1 2 8 . 1 1 0 . 7 1 1 . 4 4 . 3 1 1 . 4 4 . 3 ③③ 4 6 - 5 3 . 5 5 4 - 5 8 ④B Hl l ④，B H6 软弱， 对基础的不均匀沉降影响较大， 持力层的确 定需要综合考虑基础的沉降以及不均匀沉降. 3 实测研究表明， 当桩的数量较多， 尤其是满 堂布桩时， 虽然设计满足了最小中心距的要求， 但 是土的隆起和水平位移仍较大， 因此要保证成桩质 量， 尚应控制平面布桩系数 m . 根据沿海等地的工 程实践， 针对不同的桩型得出了合理的布桩系数， 按照 浙江省地基基础设计规范 D B 3 3 / 1 0 0 1 - 2 0 0 3 规定， 预应力管桩的布桩系数不宜大于6 . 0 o ， 当 穿越深厚软土时不宜大于4 . 0 . 因此主厂房区域 采用P C 6 0 0的布桩系数偏大， 而采用 S P 6 5 。的布 桩系数较为合理. 4 根据汽机房位置 P C 6 0 0和 P C 5 0 0 试打桩 记录， 进人④粘质粉土层， 总锤击数偏高， 超过了 P C桩的合理锤击数范围. 打桩过程中， 工程桩容易 出现打桩应力偏大、 锤击数偏高， 导致桩顶应力超 过桩身抗压强度破坏以及疲劳破坏. 由于主厂房桩 基密度高， 工程桩施工具有较大难度， 因此桩型选 择时必须考虑桩的可打性， P C桩和S P桩相比， S P 桩的可打性优于P C桩. 建议工程桩施工时选用更 大的桩锤， 通过试桩， 采取必要的技术措施， 保证桩 基的顺利施工. 综上所述， 主厂房采用桩筏基础， 推荐采用 S P 6 5 0 钢管桩， 以④粘质粉土为持力层.