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岩土研究院

CFG 桩加固电厂冷却塔地基

338 2022-05-31 10:52:22

(一)工程地质概况

天津蓟县电厂是国家"七五"期间重点项目,设计装机容量为220万kW。电厂设 6500m2 高 100余米的双曲线冷却塔两座,塔身(土0.00处)直径 105m。建筑场地内地表绝对标高约 20.00m,场地内自上而下各土层分别为∶


(1)耕土层;平均层厚约0.5m。

(2)粉质粘土层;平均层厚约2.0m,承载力约0.18MPa。

(3)饱和的粉质粘土层;平均厚度约 4.5m,承载力约0.12MPa。

(4)粘土、粉质粘土层;平均厚度约4.0m;承载力0.2MPa 以上。

(5)安山岩基岩;


冷却塔基础原设计为φ800 和 φ600的钻孔灌注桩,桩尖支撑于强风化或中风化基岩上。根据初步设计方案,于1987年10月~1988年2 月,做了3组共6根静力试桩,其结果见表8-48。


由于冷却塔塔身高度很高,大于100m,上部结构的水平荷载分量较大,而根据桩基的静载试验可见,桩基的水平承载能力相对较小,其水平承载力与垂直承载力之比仅为0.056 ~0.013,距要求的水平承载力与垂育承载力之比0.218相距甚远,因此,冷却塔若采用灌注桩作为基础,则受水平承载力的控制而使桩数大大超过承受垂向荷载要求的桩数,造成极大的浪废。另一方面,场地地基土的承载力较高,而且比较均匀。如果不来用桩基础而采用环梁基础。要求的地基垂直与水平承截力分别为220kPa和 48kPa。既便县地基中最软

弱的粉质粘土层,其垂直承载力也达120kPa,超过设计要求的 55%,不考虑利用和发挥地基土的承载力显然是不经济的,由于 CFG 桩等粘结强度较高的柔性桩复合地基中铺设有与基础底面和地基土面水平摩阻力较大的散体材料的褥垫层,当基础承受竖向及水平荷载时,基底与垫层能产生较大的水平摩阻力,因而具有比相应群桩更强的抵抗水平荷戴的能力,具有更高的水平承载力与垂直荷载的比值,而且投资较少,因此,经对多种地基加固方案的分析比较后决定采用CFG桩对冷却塔地基进行加固处理。


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(二)地基加固方案的设计

1.桩径和桩距

CFG 桩加固地基的原理同普通钢筋混凝桩主要依靠桩体将上部结构的荷载传递到地基深处较好的土层而较少利用桩间土承载力对上部荷载的分担作用不同,是在对地基的置换或者还有挤密的同时,通过在桩和基础间设置的柔性褥垫层,人为地为桩提供可向上刺人的条件,使得桩间土由于褥垫层材料的流动补偿始终于基础底面保持接触,从而充分地利用和发挥了天然地基的承载力,减少了桩体分担总荷载的数量,为了使天然地基的承载力能得到最大程度的发挥,CFG 桩应尽可能采用较小的桩径、较大的桩距的原则,一般置换率控制在5%~10%左右。因此,根据钻孔机械的情况,本工程中 CFG桩的桩径采用350,桩距为1.3m,按梅花形布桩,置换率为6.57%。


2.桩长

根据冷却塔环梁基础的埋深(绝对标高为18.00m)和冷却塔场地内的钻孔资料(见表8-49);除49号探孔附近土层较软、低于设计要求的承载力·外,其余各地段绝对高程12.00m 以下土层的承载力均大于 220kPa,鉴于桩间土的分载作用和基础的应力扩散作用,认为49 号探孔段复合地基承藏力可以大于 220kPa的要求,基于安全的考虑,将桩长确定为7.5m。


3.CFG桩桩身强度的设计

考虑到冷却塔塔身(±0.00)直径达105m,筒身高度大于100m,而筒体最薄处仅为16cm,其整体刚度极弱。因此桩的强度宜选得高一些。另一方面,若桩身强度过高对发挥桩间土的作用不利。综合考虑后,确定 CFG 桩桩身强度等级为C1.5。


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