浅析火力发电厂软土地基处理方案

1 软土地基处理的必要性

近年来, 电力工业以前所未有的规模和速度迅猛发展, 沿江沿海软土地基的厂址占了相当大的分额, 地质条件越来越复杂, 而机组容量却越来越大, 1000MW的机组已不在少数, 机组容量越大, 结构荷重也越大, 工艺也更趋复杂, 对地基岩土的强度和沉降变形的要求也越高。若不能处理好软弱地基, 轻者会给电厂厂区美观造成影响, 经常修修补补, 重者会给电厂运行带来危害, 造成停产。

地基问题的处理恰当与否, 关系到整个工程质量、投资和进度, 所以其重要性已越来越多地被人们所认识。不良地基土有很多种:软土、素填土、冲填土、湿陷性黄土、膨胀土、红粘土等等, 本文主要讨论软弱土。

2 软土地基处理方法分类及应用范围

经过长期的实践, 已有多种形式的软土地基处理方法, 地基处理方法按地基处理原理分类, 主要有换填垫层法、排水固结法、深层搅拌法、石灰桩法及加筋法, 各种方法的基本原理和适用范围在此不一一赘述, 后面我将结合工程实例对软土地基的处理进行深入分析。

3 工程实例

3.1 玉环电厂

3.1.1 地质条件简介

地处浙江省东南沿海, 三面环山, 一面临海。地震基本烈度为6度, 场地土类别为Ⅱ类。场地由部分滩涂和农田组成低潮时滩涂露出, 高潮时被海水淹没。厂区地貌类型可分为海积地貌、海蚀地貌, 以及剥蚀丘陵等类型。淤泥层为欠固结土。地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋强腐蚀, 对混凝土中等腐蚀。

3.1.2 处理方法简介

全场初期进行了清淤 (虾池下淤泥) , 全场打排水板, 用回填的塘渣作为预压荷载 (最浅的地方回填约2m) , 预压时间约半年。主要建筑物采用灌注桩、PHC桩;附属建筑物及部分设备基础采用水泥搅拌桩;煤厂采用塑料排水板堆载预压方案, 预压时间约半年, 斗轮机桩基施工时局部卸载, 斗轮机采用的是PHC桩, 桩侧采用水泥搅拌桩护桩。

(1) 主厂房内附属设备基础 (未打桩者) 根据工艺设备对基础沉降的不同要求分别做处理。主厂房内设备基础没有明显的沉降, 沟道上盖板均为钢盖板, 地面没有明显的沉降 (地面采用配筋地面) 。

(2) 化学水处理车间等附属建筑物内设备基础、沟道处理方法。化学水处理车间设备基础下采用水泥搅拌桩, 沟道坐落在回填土上。厂房内设备基础没有明显的沉降, 地面沉降明显的沉降。

(3) 室外小设备基础、支架基础、沟道处理方法:室外小设备基础、支架基础、沟道坐落在回填土上。沟道有明显的沉降 (尤其是室内外交界处) , 厂区地面沉降明显的沉降 (建筑物散水、台阶处明显) 。

(4) 现场印象:主厂房地面平整, 未见裂缝;虹吸井墙体见裂缝, 管道漏水;海水淡化车间、化水车间地面见裂缝;据了解厂区道路已修整三次, 现场可见道路中间的沉降观测点突起 (未发生沉降) , 周围路面混凝土下沉开裂的现象。

(5) 原因分析:化水车间一年前地面未见裂缝, 现可见裂缝, 经分析与回填土未处理好有一定的关系:回填土中夹有较多石块, 大小不一, 初期回填时土体含水量低, 空隙大, 当电厂运行后, 部分地下管道漏水, 土体含水量增大, 强度降低, 从而引起地面下沉。

3.2 乌沙山发电厂

(1) 地质条件简介。浙江大唐乌沙山电厂建址在浙江省宁波市象山县象山港南岸, 西周镇乌沙山西南面的滩涂上 (东侧乌沙村至抗美塘围垦养殖区) , 地震基本烈度为6度, 软弱场地土, 场地土类别为Ⅲ类。场地在地貌上属低山丘陵边缘区的海滨平原地貌单元, 地势平整开阔, 自然地面标高在1.0m~2.0m之间。场地采用碎石、块石土回填, 设计整平标高为4.05m, 回填厚度在2.0m~3.0m左右。厂址区第四纪滨海相软土淤泥与淤泥质地层厚度在15.0m~20.0m左右。淤泥层为欠固结土。地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋强腐蚀, 对混凝土中等腐蚀。

场地土上部地下水类型为孔隙潜水, 赋存于全新统海积淤泥和淤泥质土层中, 由于受海水潮汐影响, 地下水与海水呈一定贯通关系, 地下水位埋藏深度为0.5m~1.0m。

主厂房基坑一般深度4.5m左右, 采用大开挖自然边坡的形式, 坡度初定1∶5, 开挖后出现侧向变形与挤出现象, 之后, 坡度改为1∶8m~1∶10并用竹桩护脚后基本稳定。汽机机座部位基坑深度约9.0m左右, 采用混凝土搅拌桩对边坡进行支护, 桩长越15.0m左右, 基坑外围设2~3排, 同时起到防渗和加固淤泥质土的作用。主厂房基坑回填方案, 原设计为级配砂石并分层夯实, 经与设计协商, 为平衡场地土方, 因地制宜, 对于无荷载的地段, 利用开挖出的淤泥土经凉晒后掺和部分砂质土后分层回填。

(2) 处理方法简介。全场打排水板, 用回填的塘渣作为预压荷载, 为赶施工工期, 堆载时间没有达到设计要求就卸载进行厂区打桩。主要建筑物采用灌注桩、PHC桩;附属建筑物及部分设备基础采用水泥搅拌桩;煤厂采用塑料排水板堆载预压方案, 预压时间约半年, 桩侧采用水泥搅拌桩护桩。

(3) 现场印象:整个厂区内的道路、室内外地坪、管道均可见发生下沉, 道路、室外地坪沉降量约60cm, 地坪下可见空洞。煤场下沉量约为2.0m, 煤场外一侧道路可见明显隆起, 据土建工程师介绍, 煤场有宽为20m的地带未插排水板, 未进行堆载预压, 土体的固结度差, 在堆煤达到最大高度后发生滑移, 引起煤场外的道路鼓起, 挡风墙发生扭曲破坏。主厂房内设备基础没有明显的沉降, 沟道、地面没有明显的沉降 (地面采用配筋地面) 。

(4) 原因分析:厂区内的道路、室内外地坪、管道、小型设备发生下沉的一个重要的原因是海水在涨潮时通过厂区旁的河道进入厂区地面下的填土层, 由于填土由粘性土、碎石、岩石风化后的砂粒组成, 在海水在退潮时粘性土、碎石、砂粒就被海水带走。在海水长期涨潮、退潮的反复作用下地面下就形成了空洞。另一个原因是淤泥、淤泥质土未进行充分的预压固结。据介绍, 玉环电厂和乌沙山电厂相比较, 玉环电厂插塑料排水板后堆载预压时间较长, 淤泥固结较好。

综上所述, 软弱地基作为持力层是否需要人工处理, 要考虑在外加荷载作用下, 地基是否满足地基承载力、地基变形的要求, 外加荷载同时还要考虑厂区整平厚度对地基的影响。软土地基的固结即使采取人工方法也需要一定的时间, 从工程实例我们不难看出, 为提高建设进度而缩短软土地基排水固结的时间是不经济的, 这会对后期电厂的安全生产运行及维护带来不必要的困难, 甚至会威胁到电厂的正常运行, 带来更大的损失。

摘要：沿江沿海软土地基厂址的地质复杂条件与机组结构荷重增加, 要求在地基处理技术和措施方面采用新的处理方案。地基问题的处理恰当与否, 关系到整个工程质量、投资和进度, 所以其重要性已越来越多地被人们所认识。

关键词：火力发电厂,软土地基,处理方案