某发电工程主厂房地基加固设计

王凤珍 徐永贵 康建强

(中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西 太原 030001)

某发电工程主厂房地基加固设计

王凤珍 徐永贵 康建强

(中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西 太原 030001)

结合工程实际，对某发电工程主厂房产生地基不均匀沉降后，如何因地制宜地进行专项治理进行了现状调查、原因分析和专题研究，实施的效果达到了设计预期，取得了良好的经济效益和社会效益。

不均匀沉降，地基加固，注浆，袖阀管双液压力注浆法

1 工程概况

近年来对煤层气的综合利用发展迅猛，对环境治理的成效也十分显著。某煤层气综合利用发电工程位于山西介休市义棠镇1号风井工业场地内，于2015年1月顺利实现并网发电，装机容量39 MW。主厂房采用柱下独立基础，基础埋深-2.0 m，基底换填1.5 m厚的3∶7灰土垫层。主厂房东北侧于2016年1月发生不均匀沉降，厂房内填充墙多处产生“倒八字”裂缝，裂缝最大宽度为5 mm～9 mm，裂缝走向为由东至西向。

2 沉降观测

受业主委托，设计院于2016年3月10日对主厂房建立沉降变形观测系统，布设观测点15个，并于3月23日进行了首次观测，至2016年9月6日，共进行了7次观测，观测结果表明：

1)主要沉降区位于1号点、2号点、3号点、4号点、12号点、13号点、5号点附近，以4号点的沉降最大。

2)在枯水季节建筑物沉降较小，沉降速率接近稳定标准。但在雨季，以上各点的沉降速率及沉降量明显增大。

3 不均匀沉降分析

设计单位于2016年3月对沉降较大的几个位置布设人工探井勘察，通过探井取样分析得出建筑物不均匀沉降的主要原因有以下几点：

1)地基持力层和原勘察资料有一定出入。

该煤层气综合利用发电工程《岩土工程勘察报告》表明，主厂房地段原基础持力层为②层湿陷性粉土，湿陷等级为Ⅰ级(轻微)，地基处理设计为换填1.5 m厚3∶7灰土垫层。现通过探井情况表明，在T5号,T6号探井(余热锅炉东侧)灰土垫层下仍存在5 m厚人工填土，该层土为平场时人工堆填所致，该层填土未经处理直接作为地基持力层。

2)地基土含水量变化的影响。

根据现场走访了解，主厂房原地貌类型属冲沟地貌，主厂房横跨于原冲沟的两侧黄土塬上，中部沟心位置最大深度约8 m，后期因场地平场需要回填，回填土在自重固结过程中产生一定量的下陷，导致厂房内出现过排水沟开裂、储水池漏水的情况；主厂房回填土范围为原冲沟位置，雨季来临时，大气降水也会积聚、下渗，特别是该地段原为冲沟沟心部位，属于自然汇水和排水的汇集地，现人为回填阻碍了原有的排水渠道，造成排水不畅，产生积水现象。积水大部分下渗，通过人工探井试样发现填土呈饱和状态，地基土浸水增湿，引起土体结构发生改变，导致地基土承载力和变形指标的下降，从而加剧了地基土的不均匀沉降。在附加荷载作用下，产生竖向压缩变形的同时还伴随有一定的侧向挤出变形，增大了建筑物的沉降变形及倾斜变形。

3)地基土的不均匀性影响。

从本次补充勘察的地质剖面图上可见，在主厂房的东西向，持力层性质变化差异较大，锅炉东侧为冲沟沟口位置，回填土较厚，地基持力层位于①层回填土层上；西侧靠近山麓斜坡，平场时属挖方区，地基持力层为②层黄土状粉土层，该层土在东西向构成的坡度为13%～21%，构成不均匀地基。

4 治理方案的优化设计

主厂房采用钢筋混凝土框架结构，柱下独立基础，现厂房内梁、柱未发现明显开裂情况，主要裂缝为填充墙上裂缝。综合沉降观测和补充勘察的作业成果，结合既有建筑内有限的现场实施条件，我们对主厂房框架柱基础的地基加固进行了优化比选。

优化设计的基本原则是：安全、经济、合理，并能方便、快捷的实施。

常规的加固方法为：置换法和地基加固法。

1)置换法：即直接托换的方法，比如在基础范围内钻孔，采用静压钢管桩、基础周边布置旋喷桩或静浆裹石树根桩，直接穿越填土地基将基础置于性能稳定的原状土上。这种方法的优点是直接、有效，但对施工作业条件有较高的要求，且费用较高。基于本工程加固的实施需在厂房内进行，厂房内原有设备、管道、沟道分布较多，不能影响运行，无法根据加固需要进行拆除，且厂房内空间十分有限，因此，置换法不适用于本工程。

2)注浆法：这是一种间接加固的方法，注浆孔主要布置于基础附近，对地基下填土进行补强。通过改善地基下卧层的土质，提高地基土承载力和变形指标，从而控制建筑物继续沉降，减小差异沉降，最终使建筑物地基稳定，使建筑物安全性及正常使用得到保证。这种方法布置灵活，适应于本工程场地条件，且相对费用低。

设计中采用了袖阀管双液压力注浆法对地基土进行加固。袖阀管双液注浆法学名为双套筒双柱塞袖阀管双液注浆法，是目前公认的一种比较先进的注浆工艺，其最大优点在于适应性强，对各种土层如砂层、粉土、淤泥层等均能进行有效的注浆加固，这种注浆工艺的优势还在于能定深、定量、分序、分段注浆与多次复注，综合劈裂注浆、压(挤)密注浆与渗入注浆三种方法于一身。因此，往往能达到较好的注浆效果。设计的具体要求为：

a.注浆孔加固深度：注浆孔设计深度9.5 m，直径65 mm，注浆间距1.5 m～2.0 m，排距为1.50 m，注浆分段长度为0.33 m，可根据场地条件灵活调整。对于变形较大的基础部位，适当加密注浆孔。设计要求对基底以下的填土全部进行加固，并要求穿透填土层。

b.注浆材料：采用水泥浆水玻璃混合双液。水泥采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为0.9，水玻璃模数为3.2，浓度为40°Be。水泥浆与水玻璃体积比为1.3∶1(或水玻璃掺量以水泥凝固时间控制，要求水泥浆的凝固时间控制在1 min以内，可由现场配比试验确定)。

c.注浆压力：控制在0.6 MPa～1.0 MPa。

d.注浆：待封壳料的强度达到0.3 MPa后，可开始第一轮次注浆，水泥用量为设计注浆量的50%。采用带有双向密封装置的专用注浆枪注浆，注浆从下而上逐环进行，浆液水灰比为0.9，全孔注浆段注浆完成后，把铝塑管插至袖阀管底，用清水把袖阀管内的残留浆液清洗干净。待凝12 h后，可开始第二轮次注浆，注浆方法同第一轮注浆，浆液的水灰比调整为0.8。同时注浆速度在孔顶、孔底的流量为15 L/min～20 L/min，其他部位为20 L/min～30 L/min。

e.注浆量：水泥浆水玻璃用量根据地层土质变化及观测为准。单孔每米水泥注入量不少于80 kg。

f.终注标准：在设计注浆压力下，注浆加固段土层吸浆量小于1 L/min～2 L/min，稳压15 min终灌(主要在后序孔与二次复注时执行，先序孔主要是控制注浆)。

g.套壳料：采用以膨润土为主，水泥为辅的低强度配方；水泥∶土∶水的重量比为1∶1.50∶2.00。浇筑时，套壳料粘度为20 s～30 s，析水率为6%～10%，7 d龄期的抗压强度为0.3 MPa。

h.注浆结束后，采用C20混凝土封孔至基底。

i.以基础沉降稳定作为加固评价标准。

沉降速率小于0.02 mm/d～0.04 mm/d，即可认为基础沉降已进入稳定阶段。

j.加固过程中需密切进行变形监测工作，及时反馈动态调整加固设计、施工方案。

监测内容为：建筑物沉降观测；基准点应布置在较稳定区域，应测定稳定的初始值；监测频次：自加固开始后至结束期内，每周监测一次。

5 工程实施综述

本工程于2016年11月1日正式开工，12月9日加固工程施工结束，有效工期39 d，至12月底的沉降观测数据已满足规范要求，2017年1月工程验收合格。注浆孔施工采用Z-50地质钻机引孔，主要施工机械设备如表1所示。

表1 主要机械设备配套表

双液注浆工艺参数如表2所示。

表2 袖阀注浆工艺参数表

6 结语

既有建筑基础沉降加固是永久性的结构课题，也是岩土工程治理的一项基本任务。本工程为理论联系实际，为如何因地制宜找到最有效的途径解决工程实践中的疑难问题提供了一个可借鉴的成功案例。鉴于篇幅所限，有关的结构设计详图及沉降观测数据与曲线就不在文中赘述。在此，一并感谢山西中能岩土工程有限公司和山西科汇工程质量检测有限公司所提供的施工与检测资料。

[1] JGJ 79—2012,建筑地基处理规范[S].

[2] JGJ 123—2012,既有建筑地基基础加固技术规范[S].

[3] 叶书麟，韩 杰.地基处理与托换技术 [M].第2版.北京：中国建筑工业出版社，1994.

Thebasictechnologyofthemainplantfoundationofaminecoalbedmethaneisused

WangFengzhenXuYongguiKangJianqiang

(ChinaEnergyEngineeringGroupShanxiElectricPowerEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030001,China)

This paper combining practical engineering carried out the investigation about the current situation of the foundation’s non-uniform settlement in the main plant of thermal power station, good economical and societal results.

non-uniform settlement, foundation reinforcement, grouting, double liquid pressure grouting method for sleeve valve

2017-10-08

王凤珍(1966- )，女，高级工程师

1009-6825(2017)35-0061-03

TU472

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