軟弱地基條件下的大型燃機(jī)機(jī)座基礎(chǔ)施工

1、.軟弱地基條件下的大型燃機(jī)機(jī)座基礎(chǔ)施工第32卷第5期Vo1_32No.5建筑施工BUILDINGC0NSTRUCT10N軟弱地基條件下的大型燃機(jī)機(jī)座基礎(chǔ)施工FoundationBaseConstructionofLargeGasTurbineunderSOftGroundCondition口夏廣梁柬廉階z張渭榮z唐超群z(1.華電望亭發(fā)電廠改建工程部蘇州215155;2.上海電力建筑工程公司200437)【摘要】江蘇華電望亭發(fā)電廠1,2燃機(jī)基礎(chǔ)為國(guó)內(nèi)長(zhǎng)寬比最大的狹長(zhǎng)型大體積混凝土基礎(chǔ),其長(zhǎng)93.62m,寬10.4m,厚3.Om,基樁為擊600mmx110眥11,長(zhǎng)27mPHC樁.為達(dá)到國(guó)外設(shè)計(jì)

2、公司的要求,施工中采用了相對(duì)應(yīng)的質(zhì)量保證措施,取得了理想的效果.【關(guān)鍵詞】PHC樁施工大體積混凝土基礎(chǔ)配合比溫測(cè)養(yǎng)護(hù)【中圖分類(lèi)號(hào)】TU753/文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B【文章編號(hào)】10041001(2010)050412031工程概述2軟土地質(zhì)上的樁基施工江蘇華電望亭天然氣發(fā)電有限公司1,2燃機(jī)基礎(chǔ)底板和鍋爐基礎(chǔ)為整體的大底板筏式基礎(chǔ)由混凝土管樁承載,基礎(chǔ)底板長(zhǎng)93.62m,燃機(jī)部位基礎(chǔ)厚度為3.Om,寬度為l0.4m(長(zhǎng)寬比約為9:1),是目前國(guó)內(nèi)燃?xì)鈾C(jī)長(zhǎng)寬比最大的狹長(zhǎng)大體積混凝土基礎(chǔ).余熱鍋爐及煙囪部位基礎(chǔ)厚度為2.7m,寬度為l4m.底板長(zhǎng)達(dá)93.62m,混凝土方量為3167m.混凝土采用C35.施工

3、圖紙由美國(guó)GE公司設(shè)計(jì).1,2機(jī)單軸機(jī)組基礎(chǔ)底板和余熱鍋爐基礎(chǔ)基樁規(guī)格為(b600mmxii0mm,長(zhǎng)度有24m和27m兩種(PHC樁)兩臺(tái)單軸機(jī)組基座共510根樁,樁中心間距為2i00mm,已達(dá)到最小樁中心距極限.【作者簡(jiǎn)介】夏廣梁(1963一),男,本科,工程師,工程部主任.聯(lián)系地址:蘇州市望亭發(fā)電廠工程部(215155).【收稿日期】20100208美國(guó)GE公司對(duì)大型聯(lián)合燃?xì)鈾C(jī)組的地基多習(xí)慣在巖石及堅(jiān)土地質(zhì)條件下進(jìn)行設(shè)計(jì),而望亭屬于我國(guó)沿海軟土地質(zhì),其軟土的定義為"最代表性的軟土是淤泥和淤泥質(zhì)土,其它包括泥炭,呈軟塑與流塑狀態(tài)的粉土和粉質(zhì)黏土和齡期較短的充填土.它的特點(diǎn)是具有流

4、變性和觸變性,含水量大于液限,天然孔隙比大于l和1.5以上,滲透性差,壓縮性高,承載能力差,沉降大的土層."據(jù)GE設(shè)計(jì)對(duì)基座沉降要求:燃機(jī)機(jī)座總的沉降5Omm,差異沉降13mm.從而對(duì)基礎(chǔ)持力層提出了近平苛刻的要求.望亭燃機(jī)機(jī)座樁基采用PHC600mm×ii0mm預(yù)應(yīng)力管樁,屬于擠土類(lèi)的錘擊打入樁,樁基設(shè)計(jì)中心間距為2i00mm,為最小樁間距3.5d.根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)表明:打樁時(shí)在黏性土壤的亞黏土中的擠土量約為樁體量的70%,在軟土深度為29m,根據(jù)計(jì)算,基坑開(kāi)挖深度超過(guò)16.60m時(shí),需考慮對(duì),承壓含水層進(jìn)行水頭降壓,故我們?cè)诘叵露雍腿龑訁^(qū)域布設(shè)了58口降壓井(含觀察井,備

5、用井),降壓井深度從41m54m不等.整個(gè)基坑工程面積到達(dá)163000m2,由于基坑暴露時(shí)間長(zhǎng)并跨越雨期,基坑明排水也十分重要.本工程按樁基圍護(hù)和挖土結(jié)構(gòu)二個(gè)階段,在每級(jí)放坡坡頂,坡底設(shè)置環(huán)向排水溝并布置集水坑及泵房,再采用潛水泵將水提升至坑外.4.3降水效果本工程降排水自開(kāi)始降水至土方開(kāi)挖,效果較好,達(dá)到?412?了加固基坑內(nèi)和坑底下的土體,提高了坑內(nèi)土體抗力,從而減少坑底隆起和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形量,防止坑外地表過(guò)量沉降,減少了坑內(nèi)土體含水量,達(dá)到了方便挖掘機(jī)和工人在坑內(nèi)施工作業(yè)的目的.5結(jié)語(yǔ)上海虹橋樞紐西交通廣場(chǎng)超大深基坑采用經(jīng)濟(jì)的,方便施工的放坡開(kāi)挖的圍護(hù)方案,在對(duì)井點(diǎn)降水的要求比較高的情況

6、下,依靠井點(diǎn)疏干土體中水分減少土壓力,固結(jié)被動(dòng)土,確保土坡穩(wěn)定是很成功的經(jīng)驗(yàn),可供類(lèi)似工程參考借鑒.5/2010夏廣梁,束廉階,張渭榮,唐超群:軟弱地基條件下的大型燃機(jī)機(jī)座基礎(chǔ)施工第5期地基的夾粉砂或細(xì)砂淤泥質(zhì)土中擠土量約占樁體的40%,在錘擊打樁時(shí)由于樁距小,打樁速率快等原因,將會(huì)造成打樁時(shí)超孔隙水壓力提高,樁周?chē)寥谰植柯∑疬^(guò)量,帶動(dòng)樁身上浮,在以后的樁土沉降過(guò)程中,由于樁周土的持續(xù)沉降固結(jié)產(chǎn)生土對(duì)樁的下拉荷載,又會(huì)產(chǎn)生負(fù)摩擦力,造成將來(lái)在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中單樁承載力的自然減載,基礎(chǔ)沉降不均勻的嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題.為此,在燃機(jī)基礎(chǔ)樁施工時(shí)采用了如下措施:(1)在15m半徑范圍之內(nèi),每天打樁不得超過(guò)1

7、O根.(2)采用間隔法打樁(隔根跳打o(3)每天觀察樁頂標(biāo)高和中心偏差,采取相應(yīng)的降低擠土現(xiàn)象和孔隙水壓力措施.(4)按單軸基礎(chǔ)中心位置東西兩端每天輪換場(chǎng)地打樁,并在單軸基礎(chǔ)和主廠房基礎(chǔ)范圍內(nèi)間距2m,深度15m內(nèi)設(shè)置塑料排水板,以減少孑L隙水壓力產(chǎn)生的擠壓力,防止樁受擠土而抬高.根據(jù)試樁成果的綜合分析:從高應(yīng)變測(cè)樁初打和復(fù)打的結(jié)果對(duì)比可比,單樁的承載力增長(zhǎng)系數(shù)平均值為1.7O:故采用DELMAGD62錘施打,最大錘擊力為6580kN,一般為4500kN6500kN:最大錘擊壓應(yīng)力為38.9MPa:最大錘擊拉力為1450kN,最大錘擊能量一般為5OkJ-70kJ,不會(huì)對(duì)樁身造成破壞,;樁端阻力

8、占總承載力的比例平均值30%左右.再根據(jù)對(duì)打樁記錄資料的分析,從樁進(jìn)入持力層后最后10擊的貫入度統(tǒng)計(jì)數(shù)值可知,采用D62(DELMAG)錘進(jìn)行施打是適宜的.工程樁施工中的打樁停錘標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以標(biāo)高控制為主,貫入度控制為輔;最后1O擊的平均貫入度小于22mm/擊.沉樁時(shí)由于樁錘的作用,樁身上會(huì)產(chǎn)生壓應(yīng)力和拉應(yīng)力的交變應(yīng)力,特別是樁尖穿越砂層和最終進(jìn)入持力層時(shí),會(huì)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力和最大的壓應(yīng)力,當(dāng)在穿越堅(jiān)硬黏土,夾砂層時(shí),樁身露出土面部分將產(chǎn)生最大拉應(yīng)力,使樁的樁身質(zhì)量和強(qiáng)度接受最大的考驗(yàn),此時(shí)樁身最大拉應(yīng)力可達(dá)ii0MPa.當(dāng)樁尖進(jìn)入持力層(一般進(jìn)入2d3d深),相應(yīng)錘擊次數(shù)增加,在重錘中擊之下,此時(shí)

9、在樁頂和離樁頂O.8mO.9m的樁身上產(chǎn)生了最大的壓應(yīng)力,往往會(huì)發(fā)生樁頂擊碎或樁身開(kāi)裂破壞,使打樁不能進(jìn)入設(shè)計(jì)標(biāo)高,故對(duì)樁身質(zhì)量,接樁對(duì)口和焊接質(zhì)量,打樁工藝要求較高.因此在施工過(guò)程中還要注意以下幾點(diǎn):(1)在預(yù)應(yīng)力樁進(jìn)場(chǎng)過(guò)程中要對(duì)樁的質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān),對(duì)不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)應(yīng)力樁應(yīng)及時(shí)退貨.(2)打樁過(guò)程中樁架與樁錘和樁身中心三點(diǎn)要在一根軸線上,偏心打樁會(huì)導(dǎo)致樁頂局部受力混凝土開(kāi)裂或樁頂擊碎,造成樁頭不平整等現(xiàn)象.(3)樁帽和中間法蘭接樁的鋼材鋼號(hào)須對(duì)應(yīng),并配備相匹配的焊條.為驗(yàn)證以上施工效果,我們從單軸基礎(chǔ)澆筑之日起,對(duì)燃機(jī)基礎(chǔ)進(jìn)行沉降觀測(cè),1單軸基礎(chǔ)從安裝設(shè)備至目前機(jī)組啟動(dòng).從單軸基礎(chǔ)沉降曲線

10、圖中可以看出,在設(shè)備安裝后隨著重量的增加,沉降值增大,設(shè)備安裝結(jié)束后沉降趨向平穩(wěn).現(xiàn)沉降最大值為32mm,最小值為24mm.3基礎(chǔ)大體積和混凝土施工針對(duì)該基礎(chǔ)國(guó)內(nèi)第一的超狹長(zhǎng)特點(diǎn),我們組織召開(kāi)了單軸基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)專(zhuān)題會(huì)議,并邀請(qǐng)了有關(guān)設(shè)計(jì),施工,科研方面的資深專(zhuān)家出席,對(duì)此,混凝土裂縫控制專(zhuān)家王鐵夢(mèng)等提出了寶貴的指導(dǎo)意見(jiàn):將C35,R28改為C35,R60后期強(qiáng)度;大底板混凝土表面配置6100mm雙向溫度鋼筋.對(duì)以上幾點(diǎn)我們及時(shí)進(jìn)行了方案補(bǔ)充及優(yōu)化.在施工準(zhǔn)備階段和施工過(guò)程中,進(jìn)行了多次混凝土配合比的優(yōu)化與試調(diào),確定了混凝土最佳配合比.并在混凝土澆筑前和過(guò)程中,進(jìn)行混凝土各階段的水化

11、熱溫度,收縮當(dāng)量溫差產(chǎn)生溫度應(yīng)力的抗裂縫計(jì)算,并采用埋設(shè)18點(diǎn)電熱電阻元熱件測(cè)溫,指導(dǎo)混凝土養(yǎng)護(hù)措施,控制內(nèi)外溫差,控制降溫速率.將監(jiān)測(cè)驗(yàn)證計(jì)算數(shù)據(jù)和實(shí)測(cè)值的差異加以分析,整理,累積了大量的施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)數(shù)據(jù)以指導(dǎo)施工.3.1優(yōu)化混凝土配合比配合比驗(yàn)證于施工前按初步確認(rèn)方案作配合比驗(yàn)證,共12組,考慮到試配可能產(chǎn)生的誤差及合理地優(yōu)化配合比的因素,將方案的水膠比0.48分別按±0.03分3組每組再按齡期各成型試件5組,試配均留R3,R7,R28,R60強(qiáng)度試件各一組.每組試配各完成坍落度損失,初,終凝時(shí)間等試驗(yàn),做模擬環(huán)境實(shí)驗(yàn),室外溫度為31oC.表1大體積混凝土凝結(jié)時(shí)間及坍落度損

12、失試配情況30min坍落劇60min坍落度120nil坍落容重初凝時(shí)終凝時(shí)損失(mm)l損失(mm)損失(1nln)lkg/m間min間min30l408OI2360lh38min14h56min配合比實(shí)測(cè)指標(biāo)通過(guò)以上兩個(gè)階段的試驗(yàn),我們確認(rèn)配合比如下:表3混凝土配合比材料名稱(chēng)水泥砂石水l粉煤灰外加劑品種,規(guī)格P.o42.5中砂5-31.5mm自來(lái)剝I級(jí)YD一2003(FR)材料用量m/kg2907551042175l1005.85?413?第5期夏廣梁,束廉階,張渭榮,唐超群:軟弱地基條件下的大型燃機(jī)機(jī)座基礎(chǔ)施工5/20103.2施工措施(1)混凝土工程為保持混凝土澆筑的連續(xù)性.混凝土均用軟

13、管進(jìn)行輸送.混凝土采用大斜坡推移分層澆筑法,施工中確保每層混凝土澆筑厚度基本相同,澆筑速度應(yīng)協(xié)調(diào)一致,澆筑混凝土產(chǎn)生的泌水采用人工排除.混凝土每小時(shí)供應(yīng)量應(yīng)不少于9Om0o(2)模板工程單軸基礎(chǔ)底板大體積混凝土余熱鍋爐部分采用大模板,考慮汽機(jī)部分埋管較多,為節(jié)約木材,采用鋼模.各模板內(nèi)部均襯25mm厚聚苯乙烯泡沫板(導(dǎo)熱系數(shù)O.03W/m?k).(3)混凝土養(yǎng)護(hù)保溫大體積混凝土養(yǎng)護(hù)主要是注意混凝土表面的"濕"與"熱"的養(yǎng)護(hù),混凝土養(yǎng)護(hù)中按常規(guī)在混凝土表面澆水養(yǎng)護(hù),這樣往往會(huì)保證了"濕",但水與混凝土表面接觸降低了混凝土的溫度,會(huì)造成內(nèi)

14、外差溫度過(guò)大,引起裂縫,如果保證了"熱"卻保不了"濕",混凝土表面又會(huì)出現(xiàn)干裂縫.根據(jù)以上矛盾點(diǎn),本次混凝土養(yǎng)護(hù)采用麻袋及塑料薄膜相結(jié)合的方法,單軸基礎(chǔ)表面養(yǎng)護(hù)采用一層塑料薄膜二層麻袋再一層塑料薄膜,再加設(shè)一層麻袋以防止塑料薄膜吹走,并時(shí)常澆水以補(bǔ)償在高溫下大體積混凝土散發(fā)的水氣,從而加強(qiáng)了混凝土表面"濕""熱"的養(yǎng)護(hù),減緩混凝土水分的蒸發(fā),保持混凝土表面于濕潤(rùn)狀態(tài),減少混凝土中心溫度與表面的溫差,澆筑同時(shí)跟上進(jìn)行養(yǎng)護(hù),以起到保溫效果.3.3實(shí)測(cè)溫度分析為了能及時(shí)的了解大體積混凝土各部位水化熱的大小,不同深度溫度升

15、降的變花和施工階段的早,中,后期溫差的發(fā)展規(guī)律,根據(jù)本基礎(chǔ)的平面尺寸,形狀以及厚度,布置測(cè)溫點(diǎn).測(cè)溫儀采用自動(dòng)平衡測(cè)溫記錄儀(XaC300型).測(cè)溫點(diǎn)布置見(jiàn)圖1:lII,1§:fb8,1l9,1216,I),14,1517廠18IIlO40ojl6.ITjl虱151'qll一1圖1單軸基礎(chǔ)底板測(cè)溫點(diǎn)布置圖說(shuō)明(I)銅熱電阻及與之配套的導(dǎo)線連接后用電橋測(cè)定其電阻值,按規(guī)定阻值要求確定連接導(dǎo)線的長(zhǎng)度.(2)導(dǎo)線與電阻的接頭處用環(huán)氧樹(shù)脂密封.(3)銅熱電阻嵌緊在木塊內(nèi),木塊搏于角鐵上,測(cè)溫線與鋼筋綁扎牢固.(4)16點(diǎn)為基礎(chǔ)表明草包下點(diǎn),17點(diǎn)為基礎(chǔ)側(cè)邊保溫模板內(nèi)溫度i8點(diǎn)為模板外

16、側(cè)點(diǎn).?414?在測(cè)點(diǎn)被混凝土覆蓋2h后即開(kāi)始測(cè)溫,4h測(cè)溫一次.混凝土澆筑完畢后,根據(jù)大體積混凝土早期升溫快,后期降溫較慢的特點(diǎn),在混凝土溫度應(yīng)力計(jì)算的基礎(chǔ)上,確定測(cè)溫時(shí)間為30d,混凝土澆筑完后3d每4h測(cè)讀一次,314h每6h測(cè)讀一次,以后每12h測(cè)讀一次,若遇到溫度突變或溫差過(guò)大應(yīng)記錄一次.2單軸基礎(chǔ)總澆筑用時(shí)2Oh.于3d后日達(dá)到最高溫度75oc,28天后溫度降至46cC,基礎(chǔ)中心點(diǎn)與大氣溫度差值小于25cC,即停止測(cè)溫和養(yǎng)護(hù)工作.平均每天降溫梯度為0.967oc,小于1.5cc,養(yǎng)護(hù)過(guò)程中基礎(chǔ)內(nèi)外溫差均小于25cc.根據(jù)各項(xiàng)資料分析,可以看出混凝土中心溫度的計(jì)算值是從第3d開(kāi)始降溫

17、,降溫速率平均每天為0.953oc.而實(shí)際測(cè)出的降溫是在澆灌后水化熱形成的溫升在8h以后開(kāi)始升溫,到約76h(第4d)時(shí)達(dá)到峰值,最高絕熱溫度保持1d左右時(shí)間開(kāi)始降溫的進(jìn)程,降溫速率每天O.967oc,根據(jù)以往大體積混凝土澆筑的經(jīng)驗(yàn),養(yǎng)護(hù)周期30天既可拆模,同時(shí)又可以看出實(shí)際=O.70Nlmm<(=2.2Nlmm)和(=1.57N/mm)安全.4結(jié)語(yǔ)(1)上海周邊地區(qū)某電廠工程情況與望亭燃機(jī)工程為同類(lèi)地區(qū),汽機(jī)基礎(chǔ)面上設(shè)備安裝了一半,基礎(chǔ)總沉降量已達(dá)到6Omm以上,且正在繼續(xù)沉降,未趨于穩(wěn)定.望亭燃機(jī)工程通過(guò)打塑料排水板,控Sg#T樁速率等措施,減少了孔隙水壓力產(chǎn)生的擠壓力造成樁周土壤隆起,防止了樁頂上涌,對(duì)提高樁基施工質(zhì)量是極為有效的.根據(jù)GE公司設(shè)計(jì)的燃機(jī)機(jī)組的動(dòng)力設(shè)備基座,在樁基設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)了負(fù)摩阻力的計(jì)算,使用的單樁承載力比上海地區(qū)經(jīng)常采用的單樁承載力降低50%以上,這方面也是值得我們探討的.至目前l(fā)機(jī)組啟動(dòng)前,單軸機(jī)組沉降均勻并趨于穩(wěn)定,這是對(duì)樁基施工質(zhì)量最好的檢驗(yàn).(2)本次基礎(chǔ)大體積混凝土抗裂縫溫度計(jì)算公式中,采用的熱影響系數(shù)m值為:O.43十O.0018W(普硅水泥),O.6