軟弱地基條件下的大型燃機機座基礎(chǔ)施工

1、.軟弱地基條件下的大型燃機機座基礎(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機座基礎(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燃機基礎(chǔ)為國內(nèi)長寬比最大的狹長型大體積混凝土基礎(chǔ),其長93.62m,寬10.4m,厚3.Om,基樁為擊600mmx110眥11,長27mPHC樁.為達到國外設(shè)計

2、公司的要求,施工中采用了相對應(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)配合比溫測養(yǎng)護【中圖分類號】TU753/文獻標(biāo)識碼B【文章編號】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93.62m,燃機部位基礎(chǔ)厚度為3.Om,寬度為l0.4m(長寬比約為9:1),是目前國內(nèi)燃?xì)鈾C長寬比最大的狹長大體積混凝土基礎(chǔ).余熱鍋爐及煙囪部位基礎(chǔ)厚度為2.7m,寬度為l4m.底板長達93.62m,混凝土方量為3167m.混凝土采用C35.施工

3、圖紙由美國GE公司設(shè)計.1,2機單軸機組基礎(chǔ)底板和余熱鍋爐基礎(chǔ)基樁規(guī)格為(b600mmxii0mm,長度有24m和27m兩種(PHC樁)兩臺單軸機組基座共510根樁,樁中心間距為2i00mm,已達到最小樁中心距極限.【作者簡介】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GE公司對大型聯(lián)合燃?xì)鈾C組的地基多習(xí)慣在巖石及堅土地質(zhì)條件下進行設(shè)計,而望亭屬于我國沿海軟土地質(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)計對基座沉降要求:燃機機座總的沉降5Omm,差異沉降13mm.從而對基礎(chǔ)持力層提出了近平苛刻的要求.望亭燃機機座樁基采用PHC600mm×ii0mm預(yù)應(yīng)力管樁,屬于擠土類的錘擊打入樁,樁基設(shè)計中心間距為2i00mm,為最小樁間距3.5d.根據(jù)以往經(jīng)驗表明:打樁時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)計算,基坑開挖深度超過16.60m時,需考慮對,承壓含水層進行水頭降壓,故我們在地下二層和三層區(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.整個基坑工程面積到達163000m2,由于基坑暴露時間長并跨越雨期,基坑明排水也十分重要.本工程按樁基圍護和挖土結(jié)構(gòu)二個階段,在每級放坡坡頂,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始降水至土方開挖,效果較好,達到?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結(jié)構(gòu)的變形量,防止坑外地表過量沉降,減少了坑內(nèi)土體含水量,達到了方便挖掘機和工人在坑內(nèi)施工作業(yè)的目的.5結(jié)語上海虹橋樞紐西交通廣場超大深基坑采用經(jīng)濟的,方便施工的放坡開挖的圍護方案,在對井點降水的要求比較高的情況

6、下,依靠井點疏干土體中水分減少土壓力,固結(jié)被動土,確保土坡穩(wěn)定是很成功的經(jīng)驗,可供類似工程參考借鑒.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機座基礎(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%,在錘擊打樁時由于樁距小,打樁速率快等原因,將會造成打樁時超孔隙水壓力提高,樁周圍土壤局部隆起過量,帶動樁身上浮,在以后的樁土沉降過程中,由于樁周土的持續(xù)沉降固結(jié)產(chǎn)生土對樁的下拉荷載,又會產(chǎn)生負(fù)摩擦力,造成將來在機組運行過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)量問題.為此,在燃機基礎(chǔ)樁施工時采用了如下措施:(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)變測樁初打和復(fù)打的結(jié)果對比可比,單樁的承載力增長系數(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,不會對樁身造成破壞,;樁端阻力

8、占總承載力的比例平均值30%左右.再根據(jù)對打樁記錄資料的分析,從樁進入持力層后最后10擊的貫入度統(tǒng)計數(shù)值可知,采用D62(DELMAG)錘進行施打是適宜的.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.沉樁時由于樁錘的作用,樁身上會產(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入持力層時,會產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力和最大的壓應(yīng)力,當(dāng)在穿越堅硬黏土,夾砂層時,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)量和強度接受最大的考驗,此時樁身最大拉應(yīng)力可達ii0MPa.當(dāng)樁尖進入持力層(一般進入2d3d深),相應(yīng)錘擊次數(shù)增加,在重錘中擊之下,此時

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,往往會發(fā)生樁頂擊碎或樁身開裂破壞,使打樁不能進入設(shè)計標(biāo)高,故對樁身質(zhì)量,接樁對口和焊接質(zhì)量,打樁工藝要求較高.因此在施工過程中還要注意以下幾點:(1)在預(yù)應(yīng)力樁進場過程中要對樁的質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān),對不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)應(yīng)力樁應(yīng)及時退貨.(2)打樁過程中樁架與樁錘和樁身中心三點要在一根軸線上,偏心打樁會導(dǎo)致樁頂局部受力混凝土開裂或樁頂擊碎,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須對應(yīng),并配備相匹配的焊條.為驗證以上施工效果,我們從單軸基礎(chǔ)澆筑之日起,對燃機基礎(chǔ)進行沉降觀測,1單軸基礎(chǔ)從安裝設(shè)備至目前機組啟動.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該基礎(chǔ)國內(nèi)第一的超狹長特點,我們組織召開了單軸基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)專題會議,并邀請了有關(guān)設(shè)計,施工,科研方面的資深專家出席,對此,混凝土裂縫控制專家王鐵夢等提出了寶貴的指導(dǎo)意見:將C35,R28改為C35,R60后期強度;大底板混凝土表面配置6100mm雙向溫度鋼筋.對以上幾點我們及時進行了方案補充及優(yōu)化.在施工準(zhǔn)備階段和施工過程中,進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程中,進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)力的抗裂縫計算,并采用埋設(shè)18點電熱電阻元熱件測溫,指導(dǎo)混凝土養(yǎng)護措施,控制內(nèi)外溫差,控制降溫速率.將監(jiān)測驗證計算數(shù)據(jù)和實測值的差異加以分析,整理,累積了大量的施工技術(shù)經(jīng)驗和科學(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證于施工前按初步確認(rèn)方案作配合比驗證,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強度試件各一組.每組試配各完成坍落度損失,初,終凝時間等試驗,做模擬環(huán)境實驗,室外溫度為31oC.表1大體積混凝土凝結(jié)時間及坍落度損

12、失試配情況30min坍落劇60min坍落度120nil坍落容重初凝時終凝時損失(mm)l損失(mm)損失(1nln)lkg/m間min間min30l408OI2360lh38min14h56min配合比實測指標(biāo)通過以上兩個階段的試驗,我們確認(rèn)配合比如下:表3混凝土配合比材料名稱水泥砂石水l粉煤灰外加劑品種,規(guī)格P.o42.5中砂5-31.5mm自來剝I級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機座基礎(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)護保溫大體積混凝土養(yǎng)護主要是注意混凝土表面的"濕"與"熱"的養(yǎng)護,混凝土養(yǎng)護中按常規(guī)在混凝土表面澆水養(yǎng)護,這樣往往會保證了"濕",但水與混凝土表面接觸降低了混凝土的溫度,會造成內(nèi)

14、外差溫度過大,引起裂縫,如果保證了"熱"卻保不了"濕",混凝土表面又會出現(xiàn)干裂縫.根據(jù)以上矛盾點,本次混凝土養(yǎng)護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,并時常澆水以補償在高溫下大體積混凝土散發(fā)的水氣,從而加強了混凝土表面"濕""熱"的養(yǎng)護,減緩混凝土水分的蒸發(fā),保持混凝土表面于濕潤狀態(tài),減少混凝土中心溫度與表面的溫差,澆筑同時跟上進行養(yǎng)護,以起到保溫效果.3.3實測溫度分析為了能及時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,布置測溫點.測溫儀采用自動平衡測溫記錄儀(XaC300型).測溫點布置見圖1:lII,1§:fb8,1l9,1216,I),14,1517廠18IIlO40ojl6.ITjl虱151'qll一1圖1單軸基礎(chǔ)底板測溫點布置圖說明(I)銅熱電阻及與之配套的導(dǎo)線連接后用電橋測定其電阻值,按規(guī)定阻值要求確定連接導(dǎo)線的長度.(2)導(dǎo)線與電阻的接頭處用環(huán)氧樹脂密封.(3)銅熱電阻嵌緊在木塊內(nèi),木塊搏于角鐵上,測溫線與鋼筋綁扎牢固.(4)16點為基礎(chǔ)表明草包下點,17點為基礎(chǔ)側(cè)邊保溫模板內(nèi)溫度i8點為模板外

16、側(cè)點.?414?在測點被混凝土覆蓋2h后即開始測溫,4h測溫一次.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,在混凝土溫度應(yīng)力計算的基礎(chǔ)上,確定測溫時間為30d,混凝土澆筑完后3d每4h測讀一次,314h每6h測讀一次,以后每12h測讀一次,若遇到溫度突變或溫差過大應(yīng)記錄一次.2單軸基礎(chǔ)總澆筑用時2Oh.于3d后日達到最高溫度75oc,28天后溫度降至46cC,基礎(chǔ)中心點與大氣溫度差值小于25cC,即停止測溫和養(yǎng)護工作.平均每天降溫梯度為0.967oc,小于1.5cc,養(yǎng)護過程中基礎(chǔ)內(nèi)外溫差均小于25cc.根據(jù)各項資料分析,可以看出混凝土中心溫度的計算值是從第3d開始降溫

17、,降溫速率平均每天為0.953oc.而實際測出的降溫是在澆灌后水化熱形成的溫升在8h以后開始升溫,到約76h(第4d)時達到峰值,最高絕熱溫度保持1d左右時間開始降溫的進程,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,養(yǎng)護周期30天既可拆模,同時又可以看出實際=O.70Nlmm<(=2.2Nlmm)和(=1.57N/mm)安全.4結(jié)語(1)上海周邊地區(qū)某電廠工程情況與望亭燃機工程為同類地區(qū),汽機基礎(chǔ)面上設(shè)備安裝了一半,基礎(chǔ)總沉降量已達到6Omm以上,且正在繼續(xù)沉降,未趨于穩(wěn)定.望亭燃機工程通過打塑料排水板,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,對提高樁基施工質(zhì)量是極為有效的.根據(jù)GE公司設(shè)計的燃機機組的動力設(shè)備基座,在樁基設(shè)計中強調(diào)了負(fù)摩阻力的計算,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)機組啟動前,單軸機組沉降均勻并趨于穩(wěn)定,這是對樁基施工質(zhì)量最好的檢驗.(2)本次基礎(chǔ)大體積混凝土抗裂縫溫度計算公式中,采用的熱影響系數(shù)m值為:O.43十O.0018W(普硅水泥),O.6