1、1浅谈余热发电桩基设计涉及到的几个问题中图分类号： TM617 文献标识码：A 余热发电是利用水泥、钢铁、冶金、玻璃等行业生产过程中多余的热能转换为电能的技术。余热发电设计中涉及到的建筑物，如汽轮发电机房、SP 锅炉，AQC 锅炉，PH 锅炉等，均是在原有厂区建筑附近进行改造或者扩建的，因此，也就对基础的设计形式及布置增加一些额外的要求，本文就桩基础设计过程中产生的几个问题做一些分析，供设计人员参考。 对于遇到地基土质软弱或软硬不均，土性特殊，自重湿陷性黄土、膨胀土等，不能满足上部结构对变形的要求，或者场地狭小，不具备大开挖条件时，以上情况可考虑采用桩基础。 首先，在余热发电桩基设计中，遇到最
2、多的是，单桩之间拉不上地梁，因为是在原有建筑物附近扩建，往往 SP 锅炉，PH 锅炉等的桩基之间都存在有建筑物基础或设备，导致承台与承台之间双向都无法设置拉梁，而采用单方向设置拉梁或者大直径单桩基础。为了满足桩对柱的固端约束要求，桩的实际抗弯刚度相当于柱的 5 倍以上，我们可以推导出桩柱的直径比值，不小于 1.5 倍的要求，建议设计时桩直径取为柱直径的 2倍，桩的截面抗弯相当于柱的 16 倍，考虑桩侧土体对桩抗弯刚度的有利2影响，桩的实际抗弯刚度更大，则完全满足桩对柱的固端约束要求。当为方柱方桩时，B=1.5b，其中 B 为方桩的边长，b 为方柱的边长；当为方柱圆桩时，d=1.7b，其中 d
3、为圆形截面的直径，b 为方柱的边长；当柱为矩形截面时，采用桩柱等效直径比失真，应分别满足柱长度和宽度方向的截面刚度比要求，建议不小于 5。 另外一种方案是采用多桩方案，可根据工程具体条件选用两桩或三桩形式，以满足柱端固结，此时桩考虑偏心荷载作用，单桩竖向承载力按照建筑桩基技术规范JGJ 94-2008 中公式 5.1.1-2 进行计算。承台计算按照建筑桩基技术规范JGJ 94-2008 中 5.9 节相关条文进行计算。采用多桩方案不设置承台拉梁时，宜考虑采用刚性地面增强上部结构的整体性能。 其次，在余热发电设计中，还会遇到需要提高单桩承载力并减小桩基沉降的情况时，当地条件满足后注浆的必备条件（
4、具备可注浆的图层及确保注浆不流失）时，可考虑采用后注浆技术。后注浆灌注桩，就是利用钢筋笼底部和侧面预先埋设的注浆管,在成桩后 2-30 天内用高压泵进行高压注浆,浆液通过渗入、劈裂、填充、挤密等作用与桩体周围土体结合,固化桩底沉渣和桩侧泥皮,起到提高承载力、减少沉降等效果。后注浆技术包括桩底后注浆、桩侧后注浆和桩底、桩侧复式后注浆。后注浆灌注桩的单桩极限承载力，由建筑桩基技术规范JGJ 94-2008 中5.3.10 公式得到： Quk=Qsk+Qgsk+Qgpk=uqsjklj+usiqsiklgi+pqpkAp 3si 后注浆侧阻力增强系数，p 端阻力增强系数 后注浆技术能大幅度提高灌注桩
5、的承载力；能有效地减小桩基的沉降；采用后注浆技术能消除了人们对钻孔灌注桩孔底沉渣的忧虑；采用后注浆技能改善了钻孔灌注桩的受力机理；后注浆技术能产生明显的经济效益。 最后关于墩基础，当桩的长度或桩的有效长度（指减去桩侧有负摩擦力区段的相应桩长后的实际长度）小于 6m 的桩称其为墩。墩的承载力一般按照建筑地基基础设计规范式（5.2.4）计算经深度修正后的地基承载力特征值 fa ：基础的计算埋深 d 算至墩底，取墩底持力层的地基承载力 fak ，而不是桩的极限端阻力标准值 qpk 。 墩基应用时需注意大直径扩底墩支撑于黏性土、粉土、砂土及卵石层上的承载基本特性： (1).扩底部分压力相同时，扩底面积
6、愈大，沉降量愈大； (2).扩底面积，其承载力值小于按线性比例的增大关系； 和大直径扩底桩不同，扩底墩的承载性能更接近于天然地基基础。采用一柱一墩时，当墩的直径 d 不小于柱直径 dc（当柱为矩形截面时，可按面积相等原则等效）的 2 倍（即 d/dc2，墩的截面抗弯刚度不小于柱截面抗弯刚度的 16 倍）时，可认为柱在墩顶嵌固。大直径扩底墩需要注意的几个要求： (1).扩底墩的直径 d 宜为：采用机械成孔时 d=0.81.0m，采用人工4挖空时 d0.8m； (2).扩底墩底部的锅底深度 c=（0.10.15）D； (3).扩底部分的高度 h，应考虑竖向压力的刚性扩散角和施工安全的要求，可取 h
7、=12m； (4).扩头高度 h 与宽度 b 之比 h/b=23，砂土取大值，黏性土取小值； (5).扩大头直径 D 于墩身直径 d 之比 D/d3；扩底墩进入持力层的深度 hp，应根据土质按下列要求确定： 黏性土和砂类土：hp1.5m； 砂卵石和卵石层：hp0.5m； 基岩：hp0.3m； 需要抗震设防而持力层以上为可液化土层时，墩底进入持力层的深度：对于碎石土、砾、粗、中砂，密实粉土，坚硬黏性土尚不应小于23d，对其他非岩石土不宜小于 45d。 结语 桩基是一种古老的基础型式，桩工技术经历了几千年的发展过程，是一项繁重而复杂的过程，在深刻理解规范的基础上，遇到实际问题时，结合实际情况，分析各种桩基的特点及特性，合理的选用桩型，做到经济合理、确保质量、保护环境。 参考文献： 5GB5007-2011建筑地基基础设计规范S. JGJ 94-2008建筑桩基技术规范S. 朱丙寅建筑结构设计问答及分析M 中国建筑工业出版社，2009.
