上海某超超临界电厂桩基工程实践

上海石洞口电厂二厂二期桩基工程实践华东电力设计院2010年8月贵阳华东电力设计院2010年8月目录1前言2工程地质条件3综合试桩4桩基础设计5桩基施工监测与检测6结语华东电力设计院2010年8月1前言位置：位于上海市北郊，北临长江，距上海市区约30km。等级：本工程建设2×660MW超超临界燃煤机组以及脱硫设施。重要性：作为上海重要的能源基地，该电厂的投产发电保证了2010年上海世博会期间的电力供应和安全。特点：660MW超超临界机组的热效率在燃煤电厂中是比较高的，达到47%，因此可以大大降低发电煤耗、CO2和其他大气污染物的排放；本工程是在原有电厂的范围内扩建，厂址资源得到充分利用，完全节约了征地费用，提高了土地利用率；地处长江岸边，也充分利用了已有的长江岸线，在循环水利用和输煤系统等方面节约了大量投资。工程概况华东电力设计院2010年8月1前言燃煤电厂主要建（构）筑物主厂房区域烟囱锅炉汽机房循环水系统循环水泵房循环进水管循环排水管输煤系统输煤栈桥圆形储煤仓化水区域涉及的桩基工程问题主厂房和煤仓区域的PHC桩基设计和信息化施工；循环水泵房沉井施工和循环水管盾构施工以及对周围建（构）筑物的影响监测；浅地基处理及检测等。华东电力设计院2010年8月1前言华东电力设计院2010年8月2工程地质条件2.1岩土工程勘察方案软土地区重要建（构）筑物（基础埋藏深、荷重大、分布不均匀）主厂房区域建筑圆形煤仓桩基础•国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001（2009版））•上海市标准《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2002）•行业标准《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）勘察华东电力设计院2010年8月2工程地质条件2.1岩土工程勘察方案结构形式勘探点间距勘探点深度勘探点布置形式主厂房等矩形结构20～30m一般性勘探点深度取65m，控制性勘探点深度取90～100m网格状煤仓、烟囱等圆形结构20～30m一般性勘探点深度取65m，控制性勘探点深度取90～100m网格状形式并考虑环形结构的特点循环水管等线性结构约为30m一般性勘探点深度取30m，控制性勘探点深度取45m。线状轻型结构不大于35m一般性勘探点深度取30m，控制性勘探点深度取45m。网格状华东电力设计院2010年8月2工程地质条件2.1岩土工程勘察方案室内试验：应保证每层地基土分别有6个以上的原状土样或原位测试数据。为了保证每层土的力学性质等试验项目均不少于6个，必须对试验结果进行统计分析，给出最大值、最小值、平均值、最大平均值、最小平均值、变异系数、修正系数、标准值等。原位试验：标贯试验判定地基土液化可能性静力触探试验划分土层，且是选择桩基持力层十字板试验评价软土灵敏度单孔检层波速试验获得场地土层反应参数华东电力设计院2010年8月2工程地质条件2.1岩土工程勘察方案煤仓勘探点布置华东电力设计院2010年8月2工程地质条件2.1岩土工程勘察方案主厂房区域勘探点布置华东电力设计院2010年8月2工程地质条件2.2工程地质条件分析地形地貌场地地貌单一，属长江三角洲滨海平原，原地貌为长江高河漫滩，原始地形平坦开阔，河沟纵横，于1980年回填平整，以致暗浜较多，现地面高程一般为4.2m（吴淞高程）。华东电力设计院2010年8月2工程地质条件2.2工程地质条件分析地基土分布土层编号土层名称平均层厚(m)层顶埋深(m)状态描述①1人工填土1.10素填土为主，含碎砖、石块、垃圾、植物根茎等。②1褐黄色粉质粘土1.60.50～4.00软塑~流塑，含铁锰质斑点、云母、粉砂等。②3灰色砂质粉土52.10～5.90湿，稍密，含云母，土质不均，呈薄层状。夹薄层粉砂、有机质等。③1灰色淤泥质粉质粘土107.20～11.30软塑~流塑，含云母，土质不均，呈薄层状，夹薄层粉砂，含有机质。④灰色淤泥质粘土4.217.80～21.40流塑，含云母、有机质，局部夹贝壳碎屑。⑤1灰色粉质粘土10.621.40～26.80软塑~可塑，含云母、大量腐植质及钙质结核。⑤3灰色粉质粘土19.831.50～36.50含云母、大量腐植质及钙质结核，气孔较多，含少量沼气。在埋深35.00m左右处有一层厚约5cm的泥炭层。⑦1灰色粉砂950.60～59.10饱和，中密，含云母，夹薄层状粉质粘土，土质不均，是上部粘性土与下部砂层的过渡层。⑦2灰色粉细砂4.255.6～61.30m饱和，密实，夹少量粘性土，含云母、石英等，局部含有少量砾砂。⑨1青灰色粉细砂3.266.30～69.40m饱和，中密，夹少量粘土，含云母、石英等，粒径自上而下变粗，下部含中粗砂。⑨2青灰色中粗砂未钻穿饱和，密实，含云母、石英等，夹少量砾石，矿物成分以石英为主。华东电力设计院2010年8月2工程地质条件2.2工程地质条件分析典型钻孔柱状图华东电力设计院2010年8月2工程地质条件2.2工程地质条件分析综合压缩曲线0.40.60.811.21.41.60500100015002000p(kPa)e②1②2②3③1④⑤1⑤3⑦1⑦2⑨1⑨2华东电力设计院2010年8月2工程地质条件2.2工程地质条件分析标贯击数分布010203040506070800102030405060708090100标贯击数(次)深度(m)华东电力设计院2010年8月2工程地质条件2.2液化特性分析②3砂质粉土的液化特性勘探点编号土层编号土层名称标贯点深度粘粒临界实际Ni/Ncri详判权值标贯点液化指数土层液化指数备注含量锤击数锤击数结果dsρcNcriNiWi(15m)Wi(20m)Ilei(15m)Ilei(20m)15m20m(m)(%)(击)(击)311②3砂质粉土3.957.44.861.26不液化2.072.105.451.910.590.86液化9.559.702.072.106.958.15.6111.95不液化323②3砂质粉土3.9513.60/6/不液化3.253.51ρc10%5.454.706.771.05不液化6.951.7012.390.73液化8.058.703.253.51335②3砂质粉土3.952.308.5391.05不液化5.457.205.4091.67不液化6.953.608.46101.18不液化可液化土，液化等级为轻微华东电力设计院2010年8月2工程地质条件2.2工程地质条件分析工程地质条件综合分析②1褐黄色粉质粘土地基承载力特征值为100kPa，由于厚度较薄，且下伏②2灰黄色粉质粘土较软弱（承载力特征值为80kPa），故将②1褐黄色粉质粘土作为天然地基持力层时需慎重。3灰色砂质粉土的承载力特征值为100kPa，但该层土在VII度地震作用下为可液化土，因此该层土一般不宜直接作为天然地基持力层，需采取一定的地基处理或结构措施。厂区内广泛分布的③1灰色淤泥质粉质粘土和④灰色淤泥质粘土均为软土，总厚度约为15m，具有含水量高、孔隙比大、高压缩性、抗剪强度小、承载力低的特性，因此当采用天然地基无法满足承载力、变形要求以及抗液化要求时，必须采取必要的地基处理措施。对于本工程重要建筑物，桩型可选择钢管桩、PHC桩、方桩和钻孔灌注桩，推荐采用600110PHC桩作为厂区主要桩型。对于一些附属建（构）筑物或荷重较轻的建筑物，可采用300～500PHC短桩、水泥土搅拌桩或碎石桩进行地基处理。华东电力设计院2010年8月3水文地质条件厂区浅地层地下水可分为两个单元，表层填土中为上层滞水，下部原状土层中为孔隙潜水，受大气降水和厂区生产生活用水渗漏补给，与长江水位有一定水力联系，通过各勘探孔水位观察，地下水位埋深一般为0.50m。根据对水样的分析，场地地下水对混凝土微腐蚀，对钢结构和钢筋混凝土中的钢筋有弱腐蚀。华东电力设计院2010年8月4综合试桩与以测定单桩承载能力为主要目的的常规试桩相比，除了全面测定单桩的竖向承压、抗拔和水平向承载力以外，还可同时测定锤击沉桩中的应力、应变等数据，对锤击能量、锤垫效应，土塞高度和比例进行了统计分析。此外，打桩时还进行高应变的测试，打桩后进行低应变测试，经过一定休止期后进行桩的复打，进行高应变测试比较，为了研究群桩效应和土体在打桩过程中挤土影响，在桩位中布置了孔隙水压力监测和深层土体位移监测。通过打桩前后分别进行室内试验和原位试验，还对土体在打桩扰动后的再固结状况进行了分析。综合试桩的优势华东电力设计院2010年8月4综合试桩综合试桩的内容华东电力设计院2010年8月4综合试桩0204060801001201400200040006000800010000Q(kN)s(mm)T1T2T3T4T5T6综合试桩的成果0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0035.0040.000500100015002000U(kN)△(mm)T1T2T3T4T5T6单桩竖向抗压静载荷曲线单桩竖向抗拔静载荷曲线华东电力设计院2010年8月4综合试桩综合试桩的成果单桩竖向抗压极限承载力标准值桩侧极限摩阻力和桩端极限端阻力推荐值华东电力设计院2010年8月4综合试桩综合试桩的成果单桩竖向抗拔和水平极限承载力标准值华东电力设计院2010年8月4综合试桩综合试桩的成果打桩期间软土层中的超孔隙水压力均超过80%的上覆土压力值，而粉性土层中上升较少；距打桩区越近，打桩振动及对土体挤压的影响越大，反之，则影响较小；对于有较大幅度超孔隙水压力上升处，超孔隙水压力消散掉80%所需时间一般为2~4周。孔隙水压力监测华东电力设计院2010年8月5桩基础设计建（构）筑物名称桩型桩长根数桩顶标高单桩承载力特征值（kN）(m)(m)主厂房PHC-B600(110)551024-4.43000-4.9汽轮发电机PHC-B600(110)52232-7.93000烟囱PHC-B600(110)55187-4.42800炉后PHC-B600(110)55146-3.130005422-4.13000PHC-AB600(110)38246-3.11500~200038236-2.62000圆形全封闭贮煤场PHC-C600(130)PHC-B600(110)52~571902-3.63000循环水泵房1000钻孔灌注桩51104-16.03500华东电力设计院2010年8月6桩基施工监测与检测6.1桩基施工监测信息化指导施工的必要性孔隙水压力升高导致已成桩受挤压而倾斜甚至断裂打桩产生的振动波影响周围建筑物的稳定性过分追求桩端达到设计标高而使得锤击数过大导致断桩等等……华东电力设计院2010年8月6桩基施工监测与检测6.1桩基施工监测桩基监测项目孔隙水压力监测：在打桩过程中对3～40m深度处的超孔隙水压力进行监测，监测点主要布设在桩基密集处（桩距2～3m），当某点的超孔隙水压力达到上覆有效应力的60%即发出报警；深层土体位移监测：为了了解由打桩引起的土的挤出和水平位移量，在主厂房区域的基坑边缘设置；桩顶偏移观测：从桩位图的分析和实际打桩施工安排流向分析，选择可能产生较大偏移的桩进行桩顶位移测量，了解桩顶偏移的发展过程。根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008），中间桩在锤击沉桩过程中的允许偏差为1/2桩径。华东电力设计院2010年8月6桩基施工监测与检测6.1桩基施工监测孔隙水压力监测成果t60501001502002503003504003-284-14-54-94-134-174-214-254-295-35-75-115-155-195-23日期超孔压(kPa)t6-2(埋深7m）t6-3(埋深14m）t6-4(埋深20m）t6-5(埋深30m）t6-6(埋深40m）7m报警14m报警20m报警30m报警40m报警锅炉区域超孔隙水压力上升曲线华东电力设计院2010年8月6桩基施工监测与检测6.1桩基施工监测孔隙水压力监测成果主厂房区域超孔隙水压力上升曲线t1705010015020025030035