燃煤电厂混凝土支架桩基加固设计.pdf

浙江 建 筑 ， 第 3 0卷 ， 第 4期 ， 2 0 1 3年 4月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n ，Vo 1 3 O，N o 4，A p r 2 0 1 3 燃煤 电厂 混凝土支架桩基 加 固设计 Re i n f o r c e me n t De s i g n o f P i l e F o u n d a t i o n u n d e r Ol d Co n c r e t e S u p p o r t i n C o a l F i r e d P o we r P l a n t D e n it r if i c a t io n T r a n s f o r ma t i o n P r o j e c t 郑 红 蕾 ， 马利敏 ， 金 军洁 Z h e n g Ho n g l e i ，Ma L i mi n，J i n， “ n j i e ( 浙江天地环保工程有限公司 ， 浙江 杭州 3 1 0 0 1 3 ) 摘 要 ： 某发电厂为符合国家环保相关标 准的要求 ， 需要对其燃煤机组加装烟气脱硝装置。新建脱硝钢 支架结构支撑于原有 混凝土支架上以充分利用原有结构承载力。原有桩基不 足以承担较大 的新增脱硝荷载 ， 因此需要对原有桩 基进行加 固改造 ， 加 固 改造后的桩基础应满足承载力及变形 沉降要 求。 关键词 ： 电厂 ； 脱硝 ； 桩基础 ； 加固设 计 中图分类号 ： T U 4 7 2 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 83 7 0 7 ( 2 0 1 3 ) 0 4 0 0 3 70 3 1 工程 概 况 浙 江某 发 电厂厂址 临近杭 州湾 ， 地势 平缓 ， 沿 海 一 带 已筑海 堤 ， 海 堤外 侧 沙滩 宽 约 3 0 0 m， 部 分 厂 址 系 围海 筑新 堤 而成 。该 工 程 地 质 条 件 复 杂 ， 地 表 以 下 7 0 m深 度 范 围 内为 可 压 缩 土层 ， 基 础 沉 降 较 大 。 厂 区场 地土 较 为均 匀 ， 地 基 土 物 理力 学 性 质 指 标 见 表 1 。 表 1 厂区地基土物理力学参数表 本工 程 拟 在 原 有机 组 上 加装 烟气 脱 硝装 置 ， 原 有支架结构采用混凝 土结构 ， 该支架 已投产使用。 现在需要在支架上部布置脱硝装置 ， 拟利用烟风道 混 凝土 支架 上新 立 钢 柱 ， 形 成 脱 硝 装 置 支 撑 钢 架 。 S C R脱硝装置荷载通过钢支架柱传递到下部钢筋混 凝土支架柱上 ， 进而传递到原有桩基础 上。原有桩 基础均采用预制方桩 ， 脱硝荷载作用下 ， 原有桩基础 承 载力 不够 ， 因此 需 要 根 据 场地 空 间进 行 相应 的加 固改造 设计 。原 有支 架结 构见 图 1 。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 2 2 1 作者简介 ： 郑红蕾 ( 1 9 8 2 一 ) ， 女 ， 浙江淳安人 ， 工程师 ， 从事建筑结构设计工作。 图 1需加 固区域支架结构 3 8 浙江建筑 2 0 1 3年第 3 0卷 2 桩型选择 由于 是老 厂 改造 并 且 原有 设 备 正常 运行 ， 在不 影 响周 边基 础 、 管 道条 件下 ， 所能利 用 的桩基空 间狭 小 ， 所 以需要 合理 布置 。 首先 新 增 支架 荷 载 增 加 较 大 。现 场 周 边 支 架 距 离 较 近 ， 造 成 可用 布 置加 固桩 基 范 围较 小 ， 因此 要减少桩的数量 ， 提高单桩 的承载力 ， 符合这些基 本 情 况 预 选 的 方 案 为 预 应 力 管 桩 和 钻 孔 灌 注 桩 ； 第 二 ， 需考 虑 国家 相关规 范要 求与现 场施 工作业 情 况 。现 场 支 架 有 纵 横 交 错 的梁 ， 有 些 梁 到 地 面 空间较小 ， 如果采用挤 土的预应力管桩 ， 那么满 足 规范的桩距 要求 会 削弱 相邻 支 架 的群桩 的承 载 力 ， 而且现场对预应力 管桩 的施工 空间要 求较大。 综合比较该现 场和受 力情况 ， 最后选 用非挤 土 的 承 载力 较 大 的钻 孔灌 注 桩 。 3桩基加 固改造 既 有建 筑 物 基 础 加 固 工 程 中 ， 常 采 用 桩 基 托 换 方 法 。其 加 固 桩 型通 常 选 用 静 压 预 制 桩 、 钻 孔 灌 注 桩等 。 由于桩 基 托 换 需 要 对 原 基 础 或 承 台 底 做必要的打凿与开挖 ， 施工 的安全性难 以保证 ， 而 且 这 种加 固方 法 的使 用 受 原 基 础 或桩 承 台 质 量 的 制 约 。近年 来 ， 锚 筋 式 连 接 方 法 和 包 桩 式 连 接 方 法 在 多项 基 础 加 固 工 程 中 运 用 ， 验 证 了 这 两 类 方 法 能 有 效 地 解 决 桩 基 托 换 与 基 础 或 承 台 连 接 的 问题 。 原有支架基础改造区域均使用混凝土柱 ， 由于 混凝土 结构抗 拉强 度 较 低 ， 对 裂缝 宽 度 有 较严 格 的 要求。脱硝引入的荷载可能会引起混凝土柱基础产 生新的不均匀沉降， 进而导致烟风道混凝 土支架构 件开裂 ， 使结构存在安全隐患 。为尽量减少这种安 全 隐患 ， 在对 支架 原有基 础进 行加 固时 ， 采 用包 柱式 承 台连接方 法 。包柱式 承 台连接方 法将基 础建 在原 有基础的上方， 新建基础全部 由钻孔灌注桩承担， 在 老基础 和地 面之 间需 要 有 较 大 的空 间 ， 以避 免新 建 基础露 出地 面 ， 影 响路 面 通行 和美 观 。通 过 这种 措 施将新 增脱 硝荷 载对 原 有 基 础 的影 响 降 到最 低 ， 且 施工简便。该工程一边柱包柱式承台连接详细构造 见 图 2 4 。图中左边 黑色 方格 表 示原 有 单 桩基 础 ， 右边 黑格 为原有 独 立钢 筋 混 凝 土基 础 ， 虚 线 为基 础 边界 线 ， 虚线 圆为新补 钻孔灌 注桩 。 3 9 0 0 2 3 2 0 5 6 0 1 1 2 I I 自 生 2 5 目 亟 佩鄂岛 令 憾 钎 - r 一， ， 、 、 ， - l， ， 、 i l 、 、 上 ， _ 1 。 I j l 2 I L 8 5 0 4 4 3 0 【1 5 0 0 L z 6 7 8 0 z 图 2需 改造 基础 图 3 11剖 面 第 4期 郑红蕾等： 燃煤电厂混凝土支架桩基加固设计 图 4 22剖 面 该 项 目基础 改造 加 固过程 中应 注意 以下 事项 ： ( 1 ) 由于荷 载 中心 与 桩 平 面 中心 相 距 较 远 ， 最 不利组合下 ， 由于荷载偏心导致桩顶 出现较大上拔 力 ， 应按照桩基规范要求验算桩基抗拔承载力 。 ( 2 ) 新 老基础 的界面 的抗剪 承载力 应满 足式 ( 1 ) 的要求 0 1 5 fl , h ( 1 ) 式 ( 1 ) 中 ： 交界 面承 受 的剪力 设计 值 ； ， 原承 台混凝土和连接承 台混凝土两者 轴心抗压强度设计值的较小值 ； 6 一 混凝 土交 界 面的宽 度 ； 一 混凝土界面有效高度 。 抗弯承载力应满足式 ( 2 ) 、 ( 3 ) 的设计要求。 如( h 。 一 0 5 x ) ( 2 ) b x= A ( 3 ) 式 ( 2 ) ( 3 ) 中： 一交界面承受的弯矩设计值 ； 一 原承 台混 凝 土 和连 接 承 台混 凝 土 两者 轴 心 抗 压 强 度 设 计 值 的 较 小值 ； 一 锚 固纵 向 受 拉 钢 筋 的应 力 调 整 系 数 ； 一 交界面界面混凝土受压区高度。 ( 3 ) 新 老 基 础 界 面 处 钢 筋 应 有 足 够 的 锚 固 长度 。 ( 4 ) 承 受较 大水 平 力 的结 构 应 对桩 基 础 的 水平 承载力进行详细分析。抵抗水平力的灌注桩应注意 选择合适的桩身配筋率 ， 并结合场地地基土的特性 ， 采取合理措施 ， 提高水平抗 力系数 的比例系数 m。 刚度较 大 的地 基 梁 能 有 效 地 提 高 桩 基 础 的 水 平 承 载力 。 脱硝改造实施后 ， 加 固后的桩基础有效地保证 3 9 了上部 结构 正常 工作 。根 据改建 后脱 硝支 架结 构基 础的沉降观测记录显示 ： 投入使用后 5个月内 ， 沉降 最大速率为 0 0 4 6 mm d ， 最大沉降位移为 7 m m， 表 明加固支架结构沉降基本完成 。 4 结 语 靠近锅炉厂房区域的支架基础改造采用包柱式 连接方 法 。相较 于 锚 筋 式 连接 方 法 ， 包 柱 式 连 接方 法加固后的支架基础整体性 能更好 ， 能够更有效地 减少基础的不均匀沉降。 新 旧混凝 土界 面需要 有 足够 的抗剪 和抗 弯承 载 能力 ， 不满足设计要求时， 应在界面上铺设相应的抗 剪 和抗弯 钢筋 。 经过 详 细 的计 算 分 析 ， 本 文设 计 的加 固方 案 切 实可 行 ， 加 固后 的混凝 土独 立 基 础 具有 可 靠 的承 载 能力 ， 且能保证脱硝荷载传至新加 固的钢筋混凝土 基础部分。该方案还具有 经济、 适用 ， 施 工方法简 单 ， 对 原 混凝 土扰 动 较 小 的特 点 。因 此达 到 了预 期 的加 固 目的 。该 设 计 方 案 可 供 同类 工 程 加 固 处 理 参考 。 参 考 文 献 1 王新玲 ， 姚章桃 ， 朱俊涛 ， 等 某新建钢结构 厂房柱下独立基础 加 固处理 J 工业建筑 ， 2 0 0 8 ， 3 8 ( 9 ) ： 1 1 41 1 6 2 梁坦 ， 王永维 ， 陆竹卿 ， 等 G B 5 0 3 6 7 -2 0 0 6混凝土结构设计加 固规范 S 北京 ： 中国建 筑工业 出版社 ， 2 0 0 6 3 陆观宏 ， 陈运 新 基 于新 旧桩基 础变形 的加 固设 计计算 方 法 J 铁道建筑 ， 2 0 1 2 ( 7 ) ： 8 58 7 4 黄子 贶 ， 鄢 磊 ， 傅其 峰 大 吨位 水平 力作 用 下设 备 基础设 计 J 工程建设 与设计 ， 2 0 0 7 ( 2 ) ： 3 9 4 1 5 李粮纲 ， 江辉煌 桩基 不均 匀沉 降实例 分析 及基 础加 固技术 J 探矿工程 ， 2 0 0 5 ( 增 ) ： 7 98 O