大型冷却水塔PHC桩基长短不一的情况分析及补桩处理.pdf

第 3 2卷 第 3 期 Vo 1 3 2 No 3 建筑施工 B UI L D I N G C O N S T R U C T 1 0 N li d 基基础 大型冷却水塔 P HC桩基 长短不一 的情况分析及补桩处理 An a ly s is o f Pile F ounda t ion w i t h Un e v en L e ng t h o f PHC Pile s f or L a r ge W a t e r Cooling To w e r an d Re quir e d Tr e a t m e n t f or Supple m e n t e d Pile s 口 夏 广梁 华电望亭发电厂改建工程部 办州2 1 5 1 5 5 摘 要 华电望亭发电厂 2 冷却水塔为一超大型冷却水塔 钢筋混凝土结构 环形基础桩基 采 用 6 n m1 1 3 0 mm 的 P H C A B型桩进行施工 但由于地质 的粉质黏土夹砂层厚度由 1 4 r I1 1 2 5 m分布极不均匀及锤击能量等原因 导致部 分长桩未能进入持力层 形成短桩 使桩基存在着局部承栽力不足 依据长短桩理论分析计算 在控制沉降和变刚度调平两个 理论 ra4 TT 实施了少量的补桩 方案 并通过 沉降控 制及 变刚度计算分析 达到冷却塔安全运行的 目的一 关键词 冷却塔环形基础P H C桩 桩基施工 沉降控制 变刚度计算分析 中图分类号 T U 7 5 3 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 0 o 3 0 2 1 3 0 2 1 工程概况 华 电望亭 电厂 有 2座 各 9 0 0 0 m 2 淋水 面积 的 冷 却水 塔 塔高 1 4 5 m 1 1 5 m 为逆流式 自然通风 式冷却塔 其 中 2 冷 却 水 塔 桩 基 施 工 中 曾 发 生 3 0 4根 击6 0 0 m m x 1 3 0 m m 桩长 4 7 m的 P H C A B桩 中有 7 6根桩 由于地质起 伏不 均 土 的砂 质粉 土厚度 1 4 l2 5 m厚 打 不到设计标 高 持力层 上 截桩根数 占整个预应 力管桩的 2 7 1 名 局部桩基存 在承载 力不足 的问题 为 了确 保 2 冷 却水塔 在 工程施 工时及 运行 生产 的 安 全 电厂筹建 部门会同设计院及 施工单位 通过分析计 算 专 家会议研究等方式 综合 实际情况作 了专题讨论 经详细验 算分析以及相关的检测试验手段 并在同济大学等其它院校 科研 施工单位 的共 同努 力下 通过 科学的分析研究 最终决 定根据长短桩基在沉降控制和变刚度调平两个方面理论研 究基础 上 采取 局部 补桩 的措施 共补桩 2 3根 占总 桩数 8 经沉降观测 以及桩基检测结果 工程质量 良好 满足 了设 计和施 工的要求 保证 了冷却水塔运行的安全 2 施打情况 2 冷却水塔建构场地属于地下桩基上 部环形 整体 基础承 台 上部结构 为 d l1 5 m 壁 厚 6 0 cm 高 度 1 4 5 m的双 曲线型冷却水塔 淋水面积 9 0 0 0 m 2 由于设 计单桩承载 力需达 到 3 5 0 0 k N 根 故 采用 由6 0 0 m m 1 3 0 m m P H C A B型高强预 应 力管桩 桩 长约 4 7 m 分 为 1 2 m 1 2 m 1 2 m l1 m的定 型尺寸四节管段 组成 一根长桩 中 间有 钢质法兰盘 在施工现场焊接连接而成 地质报告显示 地质浅部地基土层除表层填土 杂填土 之外 其它各层 号土均为粉质黏土 及至 号土层为 粉土及粉 砂层 层厚从 1 4 m 1 2 5 m 分布 极不均 匀 持 力 层在 土层上 但由于 号土层为不同厚度的粉土夹 砂 及粉 砂层 一般 P H C管桩穿越 6 m以上厚的砂层就相 当困 难 桩侧摩阻力将增大数倍 本工程有些桩的锤击数超过 2 0 0 0击 2 5 0 0击时的贯 入度十击还小于 2 cm 桩尖进入 受阻 导致桩身损坏或机械产生问题 打不到原设计标高 2 冷 却塔 打不 下去的桩共有 7 6根桩 为总桩数 的 2 7 1 名 露出 自然地面桩长统计 桩未打 到设计 标高 露出地 面桩长 l m N 5 8 m的有 2 桩基施工情况 2 6 根 1 2 冷却水塔塔 工程桩共 3 4根 2 0 0 7年 l 月 3 8根 桩未打到设计标高露出地面桩长 6 m 5 m的有 兰 目 结 束 其 中 7 6 根 未 打 到 设 计 标 桩 未 打 到 设 计 标 高 露 出 地 面 桩 长 8 m 9 m 的 有 1 2 高 经分析原 因后 补桩 2 3根于 2 0 8 年 4月 2 6日 5 月 1 4 根 日期间全部完成 未进入持力层的桩有 1 6 根 作者简介 夏广梁 1 9 6 3 一 男 大学 工程师 工程部主任 联 系地址 苏州市望亭发 电厂工程部 2 1 5 1 5 5 收稿 日 期 2 0 1 0 0 2 0 g 2 0 1 0年 3月出版 3 长短桩情况分析 1 由于地下 土粉质黏土夹粉砂层厚度太大 使 2 1 3 第 3期 夏广梁 大型冷却 水塔 P HC桩基长短不一的情况分析及补桩处理0 3 2 0 1 0 打桩难以穿越 2 针对以上情况 我们曾选用合适的桩架 桩锤锤 重 并制定了合理的施工组织设计 包括试打 本次工程桩 机采用老式步履式桩机 D J B 一 6 2型 锤重 6 t 停锤标准经现 场试打后由设计和施工单位确定和确认 尽管采取了以上措 施 但仍然有不少桩未能进入设计的持 力层 后在补桩施工 中就决定采用锤重 8 t 冲击能量 8 O k j 1 0 0 k j 落锤高度 1 6 m 2 m的重 锤 轻 打 方式 进 行 本 工 程 b 6 0 0 m m 1 3 0 m m的 P H C桩总的锤击控制在 2 0 0 0击左右 不得超过 2 5 0 0击 最后实行双控制的停锤标准 即桩尖进入设计标 高及最后十击贯入度小于 3 cm 5 cm为合格 4 应对方案分析 通过本工程实践 我们认为 一般锤击P H C桩在沉桩较 为 困难时 可相应采取 以下 些措施 来解决 1 对于地质情况起伏变化较大与原勘探点 布最 不对 之处 应补充钻孑 L 勘探 并及时调整重新布桩 2 施工前在密集群桩处 即进行有选择的试打 通过 试打确定停锤标准 实行设计标高及贯入度双控制 3 根据试打结果选择桩机型号 一般砂层 比较厚时应 选择 D 8 0 或 D I O 0 型桩机 落锤高度 2 m左右 以重锤轻击施 打方式进行打桩 4 若有多台桩架同时施打群桩时 打桩路线宜遵循采 用中间向两边展开施打或基础之 间跳仓施打的方式 5 控制打桩的速率 以每天每台班施打 6根 1 0根 为限 根据桩径及桩长取值 以控制孔隙水压力的急剧上 升 为有利于空隙水压力的迅速消散 应在多排桩之间埋设 竖向塑料排水板及井点降水等设施 6 对进入砂层或坚硬黏土层之桩 其桩尖部分除加桩 靴之外 还应在桩尖部分的管桩端上加设一道高 4 0 0 m m x 3 0 m m厚 的环箍与桩焊 牢 当锤 击桩 进入 砂层时 由于该环 箍与桩身隔离有一个 3 O m m的空间空隙 有利于打桩瞬间 减少桩侧摩阻 力 使打桩进尺顺利 打桩完成后 该空间因泥 砂与水作用仍挤密填满空隙 起到桩周摩阻力增加之作用 5 本工程补桩措施 因本工程水塔环形基础 3 0 4根桩中 约有 2 7 7 6 根桩 的桩未打到设计标高 通过同济大学 华东电力设计院等计 算分析 决定进行补桩 2 3 根 原桩原长 的技术措施 5 1 补桩的检测工作 首先通过对局部需补桩区域内的高低应变检测 认为已 打入的桩绝大多数已打到设计标高 其沉桩贯入度和桩的承 载能力满足设计要求 只有 2 冷却水塔北侧局部区域由于 沉桩困难 造成截桩后的长短桩现象 需要补桩 5 2 有限元分析 再根据对 2 冷却塔局部区域补桩 2 3根后的整体有限 2 1 4 元模型的分析 得 出如下结论 1 补桩后的冷 却塔环基长桩受 力已较为均匀 最大长 桩 在 自重 沉 降 风荷截 组合 情况下 的最大 轴向压 力为 2 6 0 0 k N 2 补桩后的桩基沉降总体上较为均匀 环向工后差异 沉降最大约为 i 4 0 0 0 径向工后差异沉降约为 1 1 2 0 0 3 环基刚体假设 下的刚度 中心偏 离由加固前 的AX 一 1 0 2 6 m AY 一 3 4 6 9 Il l 转变为加桩后 的 AX 0 2 3 m Y 0 3 8 m 4 环基的扭矩和弯矩在补桩后得到不同程度的改善 现有配筋方案可以通过拉 剪 弯 扭验算 5 补桩后基础基本表现为均匀变形 对混凝土塔壳的 受力极为有利 整体有限元的分析结果显示 补桩后的混凝 土塔 壳在 自重 差异沉降 的作用下 最大拉应力约为 O 7 1 M P a 5 3 补桩 实施 补桩施工时间于 2 0 0 8年 4月 2 6日 5月 1 4日结束 为防止补桩时对原有桩因受土壤挤压造成损坏 故在桩位处 采用 3 5 0 m m 4 0 0 m m提土器先进行孔引 孔深以打穿 粉质黏土为准 约 2 9 m 在补桩施工过程中 对周边已沉 桩进行桩顶位移检测 包括竖向和横向位移 并控制已沉桩 位水平抬升位移不超过 lO m m 桩基施工后再进行高应变的 检测 补桩施工采用 D E L M A G D 8 0 桶式锤进行施打 停锤标准 为双控 制 6 2 冷却水塔结构沉降观测 2 冷却水塔自0 8年 6月 2 7日基础施工完后 按月进 行沉降观测一次 待上部结构完成到2 0 0 9年 7月 3 0日水塔 进水后二个月为一个阶段 继续进行沉降观测 观测结果表 明 塔基东 南 西 北四个方向的沉降累计最大为 9 4 m m 差异沉降最大 1 6 m m 总沉降及差异沉降均符合设计及规 范要求 7 结语 华电望亭发电厂的改建工程 2 冷却水塔桩基在出现问 题后经过分析 认为大部分 6 0 0 m m P H C桩已达到设计要 求 仅小部分需要补强 通过沉降控制及变刚度计算分析 在 对局部区域补桩 2 3根后 达到冷却塔安全运行的目的 经过 冷却塔基础 上部结构施工完