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岩土研究院

冷却塔地基处理工程

355 2022-04-25 14:12:33

工程概况

盘山发电厂位于天津市蓟县。该厂一期工程设 6500m²冷却塔两座,为钢筋混凝土薄壁塔。搭身0.00桥高处苜径 105.0m。塔高 132.0m。拟建场地原为辨地,地形平坦,地基土层自上而下分布为∶

1.耕土层∶厚度约0.5m。

2.粉质粘土层;可塑,中密,中等压缩性土,承载力标准值180kPa,平均厚度 2.0m。

3.软弱粉质粘土层;软一流塑,稍密—中密,强度不均,承载力标准值约120kPa,平均厚度约4.5m。

4.粘土、粉质粘土层∶可塑—硬塑,中密,中压缩性土,承载力标准值 200kPa,平均厚度约 4.0m。

5. 11.0m 以下为安山岩。地下水位于地表下3.0~4.0m。

冷却塔基础原设计为φ800 和 φ600mm 的钻孔灌注桩,桩尖支承于强风化或中等风化的安山岩上。根据初步设计方案,于1987 年10月~1988年2月,做了三组共6根静力试桩,其结果在表6-10列出。

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根据场地地质条件和试柱结果分析,以上原桩基础方案有下列不合理处∶

1.该场地地基土的承载力较高,而且比较均匀。根据计算,如不用桩基础,做条形基础,则要求地基的垂直与水平承载力分别为220kPa 和 48kPa。在该场地中,虽然原天然地基无法满足上述要求,但即使是地基中的软弱粉质粘土层,其垂直承载力也达到120kPa。原桩基础方案几乎不考怠土的作用,因而不经济。

2.由于冷却塔的上部结构荷载水平分力较大,水平分力与垂直分力之比为0.218 (48kPa/220kPa),而桩基础的水平承载力偏小,根据表 6-10结果,其水平承载力与垂直承载力之比为0.056~0.13,因此桩基础设计是由桩的水平承载力控制的。

鉴于以上原因,经研究后,冷却塔采用条形基础(基础宽5.5m)),地基用CFG 桩复合地基加固。

上部结构对复合地基的要求为∶

1.复合地基的垂直承载力标准值为220kPa。

2.水平承载力标准值为48kPa。

3.差异沉降量小于等于 0.5%。

设计与施工概况

该工程地基处理设计的主要特点是要求复合地基的均匀性好,水平承载力高,地基的差异变形量小。CFG桩的设计参数如下∶

一、CFG 桩强度

考虑到冷却塔塔身最大直径达105m,塔高 132m,而塔身最薄处仅 160mm,其整体刚度极弱,因此桩的强度应较高。另一方面,桩身强度过高,对于发挥桩间土的作用不利。综合考虑后,确定 CFG桩强度为 C13,设计单桩承载力 300kN。

二、桩长

根据地质资料,桩长确定为 7.8~10.0m,施工中通过激振电流和贯入度控制。

三、桩径与桩距

CFG 桩采用常规振动沉管桩机施工,成桩直径约 380mm。为确保复合地基的均匀性,采用三角形密排布桩原则,桩距1.3m。每塔按圆周划分为 280等分,径向每排5根、4根间隔,共布桩 1260根,参见桩位图6-23。

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施工中采用隔排隔桩跳打工艺,以避免对相邻桩的挤压影响。施工从1990年9月至1990年11月,历时约75天。6.5.3  效果及评价

该工程竣工后,于1990年12月至1991年2月分别在现场抽查了16根桩做单桩和单桩复合地基垂直静载荷检验,检验结果复合地基承载力标准值为260kPa,符合上部结构设。

计要求。冷却塔于1992年底建成投产,截止1995年底的沉降观测资料,复合地基的绝对沉降量不超过10mm,差异沉降量亦小于设计要求值。采用CFG桩复合地基的总造价(包括方案论证前的大型现场试验费用)仅为原桩基础方案的三分之一。