上海石洞口超超临界电厂桩基工程实践

上海上海石洞口超超临界电厂桩基工程实践 *电力设计院 2010年8月 建筑之家 整理 2010年年8月月 目目 录录 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 2010年年8月月 1 前言 位置：位置：位于上海市北郊，北临长江，距上海市区约30km。 等级：等级：本工程建设2660MW超超临界燃煤机组以及脱硫设施。 重要性：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：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 2010年年8月月 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。 2010年年8月月 1 前言 2010年年8月月 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 2010年年8月月 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 2030m 一般性勘探点深度取65m，控制性勘探点深度取90100m 网格状 煤仓、烟囱等圆形结构 2030m 一般性勘探点深度取65m，控制性勘探点深度取90100m 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 2010年年8月月 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 2010年年8月月 2 工程地质条件 2.1岩土工程勘察方案 煤仓勘探点布置 2010年年8月月 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 2010年年8月月 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）。 2010年年8月月 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 1 人工填土 1.1 0 素填土为主，含碎砖、石块、垃圾、植物根茎等。 1 褐黄色粉质粘土 1.6 0.504.00 软塑流塑，含铁锰质斑点、云母、粉砂等。 3 灰色砂质粉土 5 2.105.90 湿，稍密，含云母，土质不均，呈薄层状。夹薄层粉砂、有机质等。 1 灰色淤泥质粉质粘土 10 7.2011.30 软塑流塑，含云母，土质不均，呈薄层状，夹薄层粉砂，含有机质。 灰色淤泥质粘土 4.2 17.8021.40 流塑，含云母、有机质，局部夹贝壳碎屑。 1 灰色粉质粘土 10.6 21.4026.80 软塑可塑，含云母、大量腐植质及钙质结核。 3 灰色粉质粘土 19.8 31.5036.50 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。 1 灰色粉砂 9 50.6059.10 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。 2 灰色粉细砂 4.2 55.661.30m 饱和，密实，夹少量粘性土，含云母、石英等，局部含有少量砾砂。 1 青灰色粉细砂 3.2 66.3069.40m 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。 2 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。 2010年年8月月 2 工程地质条件 2.2工程地质条件分析 典型钻孔柱状图 2010年年8月月 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)e12311312122010年年8月月 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)2010年年8月月 2 工程地质条件 2.2 液化特性分析 3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 ds c Ncri Ni Wi (15m) Wi (20m) Ilei (15m) Ilei (20m) 15m 20m (m) (%) ( 击) (击) 311 3 砂质粉土 3.95 7.4 4.8 6 1.26 不液化 2.07 2.10 5.45 1.9 10.5 9 0.86 液化 9.55 9.70 2.07 2.10 6.95 8.1 5.6 11 1.95 不液化 323 3 砂质粉土 3.95 13.60 / 6 / 不液化 3.25 3.51 c10% 5.45 4.70 6.7 7 1.05 不液化 6.95 1.70 12.3 9 0.73 液化 8.05 8.70 3.25 3.51 335 3 砂质粉土 3.95 2.30 8.53 9 1.05 不液化 5.45 7.20 5.40 9 1.67 不液化 6.95 3.60 8.46 10 1.18 不液化 可液化土，液化等级为轻微 2010年年8月月 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 1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2灰黄色粉质粘土较软弱（承载力特征值为80kPa），故将1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1灰色淤泥质粉质粘土和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600110PHC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300500PHC短桩、水泥土搅拌桩或碎石桩进行地基处理。 2010年年8月月 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。 2010年年8月月 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 2010年年8月月 4 综合试桩 综合试桩的内容 2010年年8月月 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 2010年年8月月 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 2010年年8月月 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 2010年年8月月 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24周。 孔隙水压力监测 2010年年8月月 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) 55 1024 -4.4 3000 -4.9 汽轮发电机 PHC-B600(110) 52 232 -7.9 3000 烟囱 PHC-B600(110) 55 187 -4.4 2800 炉后 PHC-B600(110) 55 146 -3.1 3000 54 22 -4.1 3000 PHC-AB600(110) 38 246 -3.1 15002000 38 236 -2.6 2000 圆形全封闭贮煤场 PHC-C600(130) PHC-B600(110) 5257 1902 -3.6 3000 循环水泵房 1000 钻孔灌注桩 51 104 -16.0 3500 2010年年8月月 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 2010年年8月月 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340m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23m），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。 2010年年8月月 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 t60501001502002503003504003-284-14-54-94-13 4-17 4-21 4-25 4-295-35-75-11 5-15 5-19 5-23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 2010年年8月月 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 t170501001502002503003504004-154-235-15-95-175-256-26-106-186-267-4日期超孔压(kPa)t17-1(埋深7m)t17-2(埋深14m)t17-3(埋深20m)17-4(埋深30m)t17-5(埋深40m)7m报警14m报警20m报警30m报警40m报警2010年年8月月 6 桩基施工监测与检测 6.1桩基施工监测 0.020.040.060.080.0100.0120.0140.0160.0180.07-318-5 8-10 8-15 8-20 8-25 8-309-49-99-14 9-19 9-24 9-29日期桩顶偏移(mm)020406080100120桩顶高差(mm)桩顶偏移桩顶高差桩顶偏移监测成果 0.020.040.060.080.0100.0120.0140.0160.07-318-58-108-15 8-20 8-25 8-309-49-99-14 9-19 9-24 9-29日期桩顶偏移(mm)0510152025桩顶高差(mm)桩顶偏移桩顶高差缓慢增大型桩顶位移 陡然增大型桩顶位移 2010年年8月月 6 桩基施工监测与检测 6.1桩基施工监测 桩顶偏移监测成果 高差下降型桩顶位移 0.020.040.060.080.0100.0120.0140.0160.0180.07-26 7-31 8-58-10 8-15 8-20 8-25 8-309-49-9 9-14 9-19 9-24 9-29日期桩顶偏移(mm)-40-35-30-25-20-15-10-50桩顶高差(mm)桩顶偏移桩顶高差2010年年8月月 6 桩基施工监测与检测 6.2桩基施工检测 主要内容 高应变（PDA）检测 低应变（PIT）检测 检测比例为5%，工程桩桩身完整性良好，均为类桩，单桩承载力满足设计要求。 检测比例为68%，其中类桩占95.78%；类桩占4.22%，无类和类桩。 2010年年8月月 7 结语 本工程岩土工程勘察在充分利用钻探、静力触探、标贯试验和原状取土进行室内试验的基础上，对场地的工程地质及水文地质条件进行了详细分析，全面反映了与基础设计有关的场地地基土的埋藏条件及其性状，并对后续的地基处理提出了合理化的建议。 本工程综合试桩的成果是极其重要的贡献。老厂是以钢管桩为主力桩型，而本工程则以PHC桩为主，此种桩型能否适用于厂址地质条件需要通过全方位的试验来验证。综合试桩为工程桩基础设计、沉桩施工、打桩监测、桩基检测等提供了最重要的依据和很好的指导作用，设计得以优化，施工得以顺利和安全。 信息化指导的原则贯穿于本工程桩基施工的始终。在打桩过程中定时监测土体孔隙水压力的增长和消散、桩顶位移的变化以及浅层和深层土体的位移，此外在打桩过程中采用高应变测试，综合监控桩沉桩质量和挤土效应，这些措施有力地保证了桩基施工的顺利进行，同时为主厂区基坑提前开挖提供了保证。 2010年年8月月 THANK YOUTHANK YOU！