挤扩支盘灌注桩在电厂建设中的应用

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1、特种工程新技术 6 6 挤扩支盘灌注桩在电厂建设中的应用 挤扩支盘桩技术始于2 0 世纪9 0 年代初，是在钻孔灌注桩基础上发展起来的一种新型的利 用专业机械成孔的变截面桩型。由于支盘桩技术能充分利用桩周各较好土层的端阻力，变摩擦 型桩为多支点摩擦端承型桩，使单桩承载力大大提高，同时抗拔性能及抗水平荷载能力也显著提 高。多年的工程实践表明，采用支盘桩的建筑物的沉降仅仅是采用普通刚性桩的二分之一，且稳 定速度快。由于单方混凝土承载能力的提高，与普通灌注桩相比，支盘桩平均节约钢筋混凝土量 达5 0 ，因此工程施工工期可缩短达3 0 、基础造价降低2 0 。支盘桩与普通灌注桩最大的不 同点也是其最大

2、的特点即是在成孔后下人专利设备进行挤扩成盘，大大增加了单桩承载力。具 体施工工艺流程如下： 定位放线一桩位复核一钻机就位一钻进成孔一下人挤扩支盘机一第一次清 孔一挤扩支盘一下钢筋笼一下灌注导管一第二次清孔一水下灌注混凝土养护。 近年来挤扩支盘桩技术在电厂建设中的应用日益扩大，并得到各方一致好评。本文即以近 期支盘桩在华北地区三个电厂中的应用实例予以说明。 6 6 I 河北黄骅发电厂一期 6 6 I 1 工程概况 黄骅电厂位于黄骅市东4 0 k m 黄骅港海湾区的海域中。一期工程为2X6 0 0 1 V l W 燃煤凝汽式 机组。共设计支盘桩14 8 0 根，桩长4 0 m 、桩径7 0 0 r

3、 a m ，4 盘，盘径为15 0 0 r a m 。本工程在锅炉房、 主厂房、汽机间、烟囱以及磨煤机等主要建筑物基础中均采用支盘桩，施工中共使用2 5 台潜水钻 钻机、1 3 台支盘机，工期为5 0 d 。 6 6 I 2 工程地质及水文概况 ( I ) 工程地质概况各地基土物理力学性质指标及桩剖面图如图6 1 1 所示。 ( 2 ) 水文地质概况地面积水严重，地下水埋深约0 5 一I 0 m 。地下水对钢筋混凝土具有弱 腐蚀性。 - 5 4 0 土层 土层参数 一1 2 1 5 I 欲压处理土 1 2 2 3 一“产l “击 一1 5 8 3 1 1 1 粉质黏土稳群鞴慨磁黜 v 二幽”

4、q a = 6 4 k P a 绵2 8 5 0 k P a I I2 粉土 j口_ 二曼塑” I “ 0 2 2 1 5 0 M P a 2 6 8 5 6 3 5 = 2 4 0 击 粉质黏土 q s f = 3 5 k P a - 4 0 4 5 一3 8 5 0川= 4 o m 3 5 书1 1 击 ， q B 尸7 0 诤a q p = 1 1 0 0 k P a I v 粉土、粉砂 4 1 5 0 II 一 i , - o 2 = 1 9 0 M P a 6 3 5 = 3 0 - 5 0 击一5 0 9 5 1 。蕊 图6 6 I 各地基土物理力学性质指标及桩剖面图 6 6 1

5、3 支盘灌注桩设计 根据土层特性及上部建筑对基桩承载力的要求，桩端持力层选择粉土、粉砂层。其土性 3 6 6 第6 章地基基础加固 一一 好，桩极限端阻力10 0 0 k P a ；I I2 粉土层亦为较好土层，标贯2 0 4 0 击，桩极限端阻力8 5 0 k P a ，可 作为中间盘的持力层。本工程设计支盘桩桩径7 0 0 r a m ，桩长4 0 0 m ，桩身混凝土强度C 3 0 ，全桩共 4 个盘，盘径15 0 0 m m ，设计要求单桩竖向抗压极限承载力80 0 0 k N 。具体计算如下： Q 。= M2 2q s i L l + 叩2 2g A + r l q p A p =

6、0 7 3 1 4X 7 7 5 3 0 + 3 6 8 6 0 + ( 1 1 0 2 1 4 1 2 ) X6 4 + ( 1 3 6 0 4 1 2 ) 3 5 + ( 2 5 5 1 0 1 2 ) 7 0 + ( o 7 2 一o 3 5 2 ) 3 1 4 o 9 5 ( 8 5 0 + 8 5 0 ) + ( 0 7 z 一0 3 5 2 ) 3 1 4 0 8 5 11 0 0 + 3 1 4 0 7 2 0 7 5 1 12 0 0 = 35 2 7 2 6 4 + 9 3 1 8 1 4 + 18 1 4 5 8 6 + l5 3 8 6 = 78 1 2 2 6 2k N

7、 式中M 主桩桩身周长； q 。f 桩侧第i 层土的极限侧阻力标准值； g 。底盘所在土层的极限端阻力标准值； 厶桩穿越第i 层土折减盘高后的厚度； g 。i 桩身上第个支或盘处土的极限端阻力标准值； A p j 扣除桩身截面积的支或盘的投影面积； 刁底盘尺寸效应系数； A 。底盘投影面积。 上述计算公式是依照挤扩支盘灌注桩技术规程5 ) ( C E C S1 9 2 ：2 0 0 5 ) 计算的。 6 6 1 4 基桩的检测 ( 1 ) 高低应变试验本工程共对2 1 1 根支盘桩进行了低应变检测，结果是其中1 9 根桩基本完 整，属于类桩( 占9 ) ，其余1 9 2 根桩均完整，属I 类桩

8、( 占9 1 ) 。对3 2 根支盘桩进行了高应变检 测，其中2 9 根桩单桩极限承载力大于80 0 0 k N ，其余3 根桩大于60 0 0 k N ，均满足设计要求。 ( 2 ) 静栽试验进行了3 根支盘桩的静载检测。此3 根桩施工工艺相同，施工中操作规范严 谨，单桩竖向极限承载力分别为84 0 0 k N 、81 0 0 k N 、84 0 0 k N ，与高应变动力测试得到的支盘桩单桩 承载力极限值基本一致。试桩报告得出的结论是：支盘桩可以作为电厂建( 构) 筑物工程桩桩型， 推荐单桩竖向极限承载力值为80 0 0 l 【N 。如表6 6 1 所示。 表6 6 1 支盘桩单桩竖向抗压

9、极限承载力统计表 桩号桩型 桩断面尺寸( m m )极限承载力( k N )极限承载力对应的沉降( m m ) Z 1 支盘桩声7 0 0 84 0 0 3 8 O Z 2 支盘桩 乒7 0 081 0 03 7 4 Z 3支盘桩声7 0 084 0 03 8 1 此3 根试桩的高应变结果如表6 6 2 所示。 表6 6 2 高应变检测成果表 桩型桩号桩长( m )动测单桩竖向极限承载力( I 【N ) 支盘桩Z 13 9 580 0 0 支盘桩 恐3 9 580 5 0 支盘桩 Z 33 9 580 0 0 3 6 7 特种工程新技术 综合分析单桩竖向抗压静载荷试验和高应变动力检测一致，故支

10、盘桩单桩竖向极限承载力 取为80 0 0 l 【N 。 ( 3 ) 应力测试在试桩期间对3 根桩进行了应力测试，采用的是钢筋应力计法。当钢筋应力 计承受轴向力时，引起弹性钢弦的荷载变化，从而改变钢弦的振动频率，通过频率测定钢弦频率 的变化，即可测出钢筋所受荷载大小，计算出桩身结构所受的作用力，以此推导出桩身各截面的 应力和相应的轴力值，确定不同地层的桩侧阻力或桩端阻力。本文着重介绍z 1 试桩的应力测试 情况( 表6 6 3 ) 。 表6 6 3Z 1 号试桩在各级竖向荷载作用下主要横截面的轴力值表 荷载( k N )截面2截面3截面4截面5截面6 10 0 0 5 3 24 3 晒2 3 7

11、7 46 4 20 0 07 0 55 8 93 5 71 1 88 8 30 0 021 8 021 1 811 8 23 9 61 8 4 40 0 031 3 629 7 7 18 0 8 6 3 6 2 6 1 50 0 040 8 938 6 624 7 09 2 22 8 5 60 0 0 49 6 346 4 129 4 813 2 52 0 8 70 0 057 9 654 0 932 3 8l8 2 4 2 2 1 80 0 0 68 6 063 7 l36 8 724 4 94 5 0 90 0 079 8 974 6 842 1 630 4 87 6 l 在竖向荷载为80

12、 0 0 k N 时，z 1 号试桩上部土层侧摩阻力约占极限荷载的9 4 4 ，其中2 层 支盘端占土层总侧摩阻力3 5 5 ，在第层支盘段的侧摩阻力占土层总侧摩阻力2 6 6 ，全桩 4 个支盘的侧摩阻力占土层总侧摩阻力6 2 o 。可以很直观的看出支盘对承载力的贡献相当明 显，有效的变摩擦型桩为多支点摩擦端承型桩。如表6 6 4 所示。 表6 6 4Z 1 号试桩桩侧阻力及桩端阻力数值表 试桩编号断面( m )施加荷载( k N )各层侧摩阻力( k N )总侧摩阻力( k N )总桩端阻力( 1 【N ) O 0 1 5 0 l1 4 0 1 5 0 1 8 54 8 9 Z 11 8

13、5 2 4 080 0 0 26 8 375 5 04 5 0 2 4 0 3 5 012 3 8 3 5 O 一3 9 819 9 9 注：在上述的侧摩阻力中，把支盘所提供的端阻力视作侧摩阻力计算。 6 6 2 河北秦皇岛电厂三期 6 6 2 1 工程概况 河北秦皇岛电厂位于秦皇岛市联运公司煤厂内，地形较为平坦，略有起伏。三期工程为2 3 0 0 M W 机组，主要建筑物包括汽组间、锅炉房、主厂房、烟囱等。该工程弃用原设计人岩施工排 浆困难的# 8 0 0 嵌岩钻孔灌注桩，而采用挤扩支盘灌注桩，有效回避了难题。本工程设计支盘桩 3 6 8 第6 章地基基础加固 桩型为，桩径7 0 0 m m

14、 、桩长1 6 5 m ，盘径15 0 0 m m ，2 盘。2 盘均位于4 粗砂层中，桩端持力层为 1 强风化岩。支盘桩桩数为13 4 0 根，单桩竖向抗压极限承载力为60 0 0 k N 。其中汽机房基础 3 5 5 根、锅炉房基础5 3 0 根、主厂房基础3 5 5 根、烟囱基础1 0 0 根。施工中使用3 台正循环钻机、1 0 台反循环钻机、4 台支盘机，工期为3 个月。 6 6 2 2 工程地质及水文概况 ( 1 ) 工程地质概况各地基土物理力学性质指标及桩剖面图如图6 6 2 所示。 - 4 9 0 土层 土层参数 q s F 5 5 k P a - 7 5 5 I I I 粉质黏

15、土e , o 1 加2 - 5 5 M P a6 3 5 = 8 击 - 9 2 5 1 1 2 粗砂 q ，- 8 5 k P a e , o 1 加2 = 1 5 0 M P a6 3 5 = 2 0 击 I I3 黏土 q 扩- 7 5 k P a - 1 3 7 5 I 柚2 - - 9 0 M P aN 6 3 5 = 1 6 f l i 弋7 一- 1 6 9 0 1 1 4 麓t 砂 g 一5 k P a q p = 2 3 0 0 k P a e , oI o 2 = 1 8 0 M P a 5 = 3 2 i t 、，一1 9 舯 - 1 9 2 5 1 ：，一 - 2 1 4 0 l 强风化岩 q ，- 1 3 5 k P a q p = 3 5 0 0 k P a E s o1 加2 = 2 0 0 M P a N 6 3 5 2 9 3 击 - 5 0 9 5 图6 6 2 地基土物理力学性质指标及桩剖面图 ( 2 ) 水文地质概况