1、论述电力工程土建地基技术分析【摘要】 目前电力工程地基采用国内外的先进技术进行合理的地基方案选型， 对电力工程建设造价控制是影响非常大， 因此在电力行业未来发展中地基处理技术将是一个十分重要的课题， 本文主要针对电力工程土建地基技术进行分析讨论， 仅供参考。 【关键词】 电力工程地基技术技术分析 中图分类号：F407.61 文献标识码： A 文章编号： 随着我国现代化建设的蓬勃发展， 电力建设作为主力机组也进入高速发展的时期， 电力土建工程建(构)筑物高、 大、 重、 深的特点必将更为突出， 对地基承载力和变形要求更高， 特别是设备及管道对地基差异沉降要求更严。今后多数厂址分布在沿海软土地区、
2、 内地山区和其他特种土地基上， 不得不采取各种地基处理措施来满足建设需要。地基处理费用越来越高， 2 300MW 机组平均地基处理费为(4000 5000)万元， 2 600MW 机组平均地基处理费为(6000 7000)万元， 地基处理费用已由以往占建筑工程造价的 1/5， 上升到 1/3， 有的甚至达到 1/2。 一、 采用变形控制及变形协调方法进行地基设计 地基设计分强度设计和变形计算两部分， 设计强度是可提高也可降低使用的， 而建筑物变形值不应大于地基变形的容许值， 这是一个非常重要的原则。基础设计是否合理是根据地基变形结果来检验的， 这就是变形控制理论的基本思想。电力工程土建设计对地
3、基变形的要求不同于一般工业与民用建筑， 其特点是既要满足结构对地基变形的要求， 又要满足设备及高温、 高压管道对地基变形的要求。所以， 控制好地基的变形， 对于电力工程尤为重要。主厂房变形计算应控制好以下 3 个特别重要的部位: 1 主厂房煤仓间在煤斗跨的柱基础的计算总沉降量是决定主厂房是否需要地基处理的关键部位， 宜控制在(15 20)cm。 2 为满足高温、 高压管道对变形的要求， 减少管道因地基不均匀下沉引起的调整， 建议对锅炉基础、 锅炉平台柱基础、 BC 列基础、汽轮机平台柱基础、 汽轮发电机基础进行地基沉降协调计算， 使他们之间的沉降量计算值接近， 各相邻基础沉降差控制在 0 00
4、15 L 到 0 002 L。 3 汽轮发电机基础主要控制纵向弯曲变形值， 特别是当汽轮发电机轴系在被调直后， 不应再发生新的沉降差， 这是汽轮发电机基础是否应进行地基处理的决定因素。加大汽轮发电机底板厚度和将持力层设置在低压缩性土层上， 是减少汽轮发电机基础纵向弯曲变形有效办法。电力土建工程变形计算还应提高准确度。过去计算沉降误差太大， 是阻碍地基设计按变形控制理论推广的主要原因， 如今由于 “规范”沉降计算公式引起的误差， 已由新 “规范” 通过经验修正系数调整了。尽管如此， 岩土工程师们还有可能忽视沉降计算中以下 4 个问题， 而产生新的误差， 本文提示如下:计算沉降时要对不同深度分别按
5、其自重应力加上附加应力的应力范围取 Es 值， 对于深部土层就要取较大应力范围内的模量值，其模量值提高了。计算沉降的荷载只考虑标准荷载及准永久荷载(如煤重)， 而不考虑风、 地震等瞬间荷载， 所以计算地基承载力与计算变形的荷载组合不同， 这一区别往往在设计中被忽视。注重对计算沉降点的地质资料分析， 更要注意分析土层分布不均匀性对地基差异沉降带来的影响。变形计算中应力值是采用附加应力值， 因自重应力随深度增大是自然形成的， 不产生沉降量。 二、 岩土工程一体化 岩土工程作为近代科学在国际上仅(30 40)年时间， 我国引入岩土工程仅 10 多年时间。在电力土建工程中岩土工程地位也非常重要，目前电
6、力系统岩土专业将勘察、 设计、 试验、 监理、 监测、 施工分为勘察、设计、 施工、 科研四部分， 但没有电力系统岩土科研和施工专业队伍。我国每年要对岩土工程投资近 10 亿元， 因此电力工程建立一体化岩土工程机构是很重要的。岩土工程是一门综合性很强的科学， 在理论和方法上需要工程地质学、 岩石力学、 土力学、 结构力学、 土工试验、 工程机械多学科的相互渗透;在工程实践中需要勘察、 设计、施工、 监测、 监理、 科研等各方面的密切配合。根据国际经验和我国电力现代化建设的需要， 岩土工程应尽快成立 2 种类型的机构。一是咨询机构， 承担岩土工程勘察、 设计、监测、 监理、 科研等工作;二是建立
7、综合性岩土工程施工公司， 来满足我国正在逐渐形成的社会主义市场经济的需要， 这对节约投资、 控制工程造价是一项具有实际意义的举措。 三、 推广复合地基理论在工程中的应用 复合地基理论是近 10 年来在国内外发展起来的新的地基理论。其设计思想是先充分发挥桩间土的承载力， 不足的部分由桩来承担。其方法是在桩基的顶部加 1 层砂性土褥垫， 它比不加褥垫的地基， 桩间土的承载力发挥从 20%提高到 90%以上， 这就解决了长期以来桩基理论中桩间土承载力取多少的争论， 解决了以往 “规范” 中规定刚性桩基、桩间土承载力不考虑而造成很大浪费的问题。作者在邯郸电厂进行了有、无褥垫水泥搅拌桩对比试验， 单桩复
8、合地基承载力从 160 kN/m2 提高到 240 kN/m2， 获得意想不到的效果。为什么加了褥垫后复合地基承载力能提高这么多呢? 原因有 4 点: 1 保证桩、 土共同承担荷载。由于桩的模量高于桩间土， 桩产生的沉降量比桩间土小， 设置褥垫在压密过程中桩刺入垫层， 将上部荷载传到桩和桩间土上， 此时桩间土承载力超前发挥而桩的承载力滞后发挥。 2 一定厚度的垫层可调整桩、 土荷载分担比。试验表明， 当垫层厚度大于 10cm 时可确保桩间土承载力超前发挥。 3 垫层厚度调整可使桩 土水平荷载分担变化。当垫层厚度较大时，作用在桩顶和桩间土表面的应力相差不大， 桩顶受的剪力仅占基础总面积被置换的那
9、部分， 所以桩顶承担水平力很小， 水平荷载主要由桩间土来承担， 基础与褥垫材料之间的摩擦系数一般在 0 25 0 45 之间，故比天然地基抵抗水平力的能力更强。 4 减少基础底面的应力集中。试验表明， 垫层厚度大于 10cm 时桩使基础应力集中变得很小。总之， 垫层作用对刚、 柔性桩复合地基具有普遍意义， 对节省桩基工程投资有显著的效果。 四、 合理应用地基承载力使用值 有些岩土工程师不能合理应用地基承载力， 造成工程较大的浪费和出现一些不必要的风险。地基承载力分基本值、 标准值、 设计值、 使用值， 他们之间有着密切的关系。地基承载力基本值系指现场原位测试，如单个荷载试验所确定的承载力值。当
10、 3 个荷载试验地基承载力基本值的极差不超过 30% 时， 3 个基本值的平均值为地基承载力的标准值。当设计某具体工程的某项基础时， 其地基承载力标准值经过基础宽度和基础埋置深度修正后， 确定的地基承载力为设计值。当设计值通过变形计算后， 其计算变形值比容许变形值偏大或偏小， 此时应把地基承载力的设计值降低或提高， 即为地基承载力的使用值。应当指出， 计算的承载力不超过地基承载力设计值， 不等于说把地基承载力用足， 究竟用多少要根据地基变形计算结果来确定。当变形计算结果远小于变形的容许值， 地基的承载力使用值可以超过设计值使用， 但超过的值不宜太大， 应满足国家 “地基规范” 按抗剪强度指标确
11、定的地基承载力;当变形计算结果大于变形的容许值， 地基承载力设计值应降低使用。所以，同一地基的地基承载力设计值是不同的， 使用值也是不同的， 合理使用地基承载力是一个非常重要的设计指导原则。 五、 人工地基桩型的选择 任何一种人工地基都不是万能的， 因此同一种地基处理应做多方案的人工地基技术经济比较。 1 天然地基与人工地基的界限。火电厂地基是否需要处理， 主要取决于主厂房 BC 列沉降计算结果， 当计算变形值在(15 20)cm 以内，而且在压缩层范围内土层较均匀时应优先采用天然地基方案。在基础底面(10 15)m 以下有低压缩性的下卧土层时， 应进行人工地基与天然地基的比较。实践证明， 上
12、述情况采用人工地基短桩处理比天然地基又快、 又省、 又好。 2 人工地基处理深度选定。总的设计思想是以变形控制为原则。当大型电厂主厂房计算变形值超过 15cm 时应进行人工地基处理， 而处理深度不要太深， 使变形值减少到 0 是没有必要的， 投资也太大， 是浪费的。合理的地基处理深度是经地基处理后的地基计算变形值仍留有(5 8)cm。这个设计指导原则的推广对减少桩基工程投资是有现实意义的。 六、 结语 综合所析， 我们可以看出， 地基处理技术是一门实践性很强的应用技术， 近 30 多年来， 我国在电力建设中的地基处理、 岩土工程方面已取得了巨大成就， 从国外引进的地基处理技术得到迅速发展,为今后电力工程在地基技术的运用和发展上起到推动作用. 作者简介； 第一作者：李少平，性别；男。宁夏回民自治区银川市人，1982 年出生，学历；本科，职务；土木工程助理工程师，职务；宁夏京能宁东发电有限责任公司工程建设部部长助理，研究方面；电力工程土建工程建设管理。 第二作者：赵勇，男，宁夏回民自治区中卫市海原县人，1984 年出生，大专，助理工程师，宁夏电力建设监理咨询有限公司，电力工程土建监理
