沿海工程的基础方案选择及防腐蚀处理

【摘要】①粉质黏土：褐黄色，可塑，局部软塑，表层局部为厚约30cm的软塑状态淤泥,层厚平均1.56m，fak=110kpa； ②粉质黏土：灰色～灰黑色，软塑，局部夹粉土薄层，层厚平均2.99m，fak=85kp...

摘要:本文介绍了山东某铝厂工程概况，根据建筑场地的特点，提出了各车间的地基处理方案，并进行优选，同时提出了不同种类基础的防腐蚀做法。

关键词：地基处理方案；防腐蚀方案；预应力混凝土管桩

中图分类号：TU47文献标识码： A

前些年，我国的大型氧化铝厂基本建设在内陆矿石资源比较丰富的地区，随着铝土矿石资源日益减少，近年来我国在沿海地区建设了许多大型氧化铝厂， 以便发挥交通优势，利用国外矿石资源，但是沿海地区地质情况与内陆地区差别极大，需根据地质情况进行专门的地基处理方案和防腐蚀做法的分析。

拟建场区勘探深度范围内土层可分为10个大层和4个亚层：①粉质黏土；②粉质黏土；③粉砂；③-1层粉土；③-2层粉质黏土；④黏土；④-1淤泥质黏土；⑤粉砂；⑥粉质黏土；⑦粉质黏土； ⑦-1粉土；⑧粉质黏土；⑨粉土；⑩粉质黏土；各层的工程特征自上而下分述如下：

①粉质黏土：褐黄色，可塑，局部软塑，表层局部为厚约30cm的软塑状态淤泥,层厚平均1.56m，fak=110kpa；

②粉质黏土：灰色～灰黑色，软塑，局部夹粉土薄层，层厚平均2.99m，fak=85kpa。

③粉砂：灰色～灰黑色，稍～中密，饱和，该层土质不均匀，以粉砂为主，上部以粉土为主，层厚平均5.64m，fak=100kpa。

③-1粉土：灰色～灰黑色，稍密，饱和，局部含粉细砂，层厚平均2.65m，fak=90kpa；

③-2粉土：灰色～灰黑色，稍密，饱和，局部含粉细砂，层厚平均2.65m，fak=85kpa；

④黏土：灰色、灰褐色，可塑～软塑，局部夹粉土薄层及 ④ -1淤泥质黏土，层厚平均3.19m，fak=100kpa；

⑤粉砂：棕黄色～褐黄色，中密～密实，分布不均匀，该层以粉砂为主，局部夹粉土薄层，层厚平均7.73m，fak=90kpa；

⑥粉质黏土：黄褐色，可塑，局部软塑，夹厚约1-3cm的粉土薄层，呈互层状，层厚平均2.16m，fak=150kpa；

⑦粉质黏土：灰色～灰褐色，软塑～可塑，见少量铁锰氧化物锈斑，下部夹 ⑦ -1粉土，层厚平均5.53m，fak=140kpa；

⑦-1粉土：褐黄色，密实，含较多的粉细砂，层厚平均2.21m，fak=160kpa；

⑧粉质黏土：褐黄色，可塑，见少量铁锰锈斑并夹多层厚约2cm的粉土薄层，层厚平均4.32m，fak=160kpa；

⑨粉土：褐黄色，中密，含大量的粉细砂，局部夹粉砂，层厚平均5.44m，fak=220kpa；

⑩粉质黏土：褐黄色，可塑，见少量的铁锰锈斑，局部夹有粉土薄层，层厚平均1.85m，fak=180kpa；

从以上资料可以看出，场区上部土层为新近沉积的黏性土，浅部土层强度较低，且现有地形低洼，自然地面标高在0.7m左右，而拟建建筑物地面标高在4.5m左右，场区进行填方整平，填土厚度约4m，各拟建建（构）筑物的基础埋深一般为1.5～2.5m，基底均位于填土层，不能采用天然地基，可采用地基处理办法对上部地基土进行加固处理，既可提高地基承载力，又能有效减小基础沉降。

1）对荷载相对较小的建（构）筑物，可采用碎石垫层或灰土垫层对表层回填土进行换填压实，压实系数≥0.95，垫层顶面每边超出基础底边不小于300mm。

2）对荷载相对较小而采用换填垫层法进行地基处理无法满足承载力要求的建（构）筑物，由于上部地层土质较均匀，成孔容易，采用水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）法或素混凝土刚性桩法进行地基处理。因场区整平需要填土约4m，填方施工应按照《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）的有关规定进行施工，分层压实，保证压实系数λc不小于0.95，以保证填土密实度均匀，填土的地基承载力特征值fak不小于70 kPa，且应先进行场地填土施工至基底标高，再进行桩的施工。

3）对荷载较大的建（构）筑物，采用预应力混凝土管桩或者预应力混凝土空心方桩，管桩桩径500mm，壁厚125mm，方桩选择边长500x500mm，第⑤层粉砂为桩端持力层，桩端进入持力层的深度不小于2倍桩径。

4）对荷载很大，预应力混凝土管桩无法满足承载力要求的建（构）筑物，采用钻孔灌注桩，桩径Φ800mm，有效桩长为40.00m-41.00m。以⑨粉土及以下各层土作为桩端持力层。

沿海工程不仅存在地基承载力低的问题，还有地下水土对混凝土和钢筋腐蚀性强的问题需要解决。本工程建设场地原为养虾场和晒盐池，地下水和土对钢筋混凝土的腐蚀性较强：地下水对混凝土结构在干湿交替状态下具中等腐蚀性，在无干湿交替状态下具中等腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下具弱腐蚀性，在干湿交替状态下具强腐蚀性。地基土对混凝土结构的在干湿交替状态下具弱腐蚀性，在无干湿交替状态下具弱腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋具强腐蚀性。

防腐蚀处理主要分为对地基处理的防护、桩基础的防护和对浅基础和承台的防护。

1）地基处理：根据《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB 50046-2008）4.7.2.1条的要求，当土中含有硫酸根离子时，不应采用灰土垫层。因此采用碎石垫层进行地基处理。由于CFG桩为混合料，易被腐蚀，可采用C25素混凝土加入抗硫酸盐外加剂的办法来进行刚性桩地基处理，混凝土采用抗硫酸盐硅酸盐水泥进行配制，起到提高混凝土的耐腐蚀性能的作用。

2）桩基础：

对无法进行表层防护的桩基，根据《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB 50046-2008）的要求，可采用提高桩身混凝土的耐腐蚀性能、增加混凝土腐蚀余量等方法提高防腐蚀能力。

采用预制桩时，预制方桩重量大，运输不便，需在现场制作，工期长，不利于工程的更快进行，可选用预应力混凝土管桩，但《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB 50046-2008）在SO42-腐蚀性为强的时候要求不应采用此类桩型。那么在在SO42-腐蚀性为强的时候到底可不可以采用预应力混凝土管桩呢？不妨来分析一下。

防腐规范是在2008年和实施的。管桩在当时的情况是：管桩在许多工程仅侧重于高强度、工期短、造价低等优势，而对管桩在腐蚀环境下的耐久性问题较少研究，所以国家标准图管桩的保护层厚度仅为25、30、35mm，不能满足防腐蚀工程的要求。在提高桩身混凝土耐蚀性能方面，许多单位已开展在混凝土中掺抗硫酸盐类防腐剂、耐蚀剂、钢筋阻锈剂和各种矿物掺合料的试验；但这些试验有待总结、鉴定、评估并制定相应的标准。

近几年来，管桩的防腐蚀技术有了很大的发展：预应力混凝土管桩国家标准图已加大混凝土管桩的厚度，使钢筋的混凝土保护层厚度从原来的35mm提高到不少于40mm，已基本上满足了防腐蚀的要求。同时在高强度混凝土中添加外加剂可以有效的提高混凝土的抗腐蚀能力。因此在目前的技术水平下，只要采取合适的防腐蚀措施，可以采用管桩。具体措施如下：

①提高管桩接头的抗腐蚀能力：采用PHC500-125-AB的厚壁型管桩，该桩型端头钢板厚度为18mm，较一般的A型管桩厚2mm，另外要求管桩端头板焊缝坡口高度、宽度比标准尺寸加大1mm，这样可以要求焊缝高度比一般的成品管桩高2mm，利于接头在长期浸水条件下受腐蚀时有足够的安全度。

② 防止地下水进入桩管内：桩端禁止敞口,对最上节的管桩顶部,要求在桩顶用4mm厚的钢板封口，防止地下水从桩顶和桩底部进入桩芯内。

③ 提高管桩自身的防腐蚀能力：管桩生产制作时在混凝土采用抗硫酸岩水泥或铝酸三钙含量不大于5%的普通硅酸盐水泥，且要求加入钢筋阻锈剂。

④ 桩顶2.0m范围加设桩身护筒：考虑到地下水在干湿交替条件下对钢筋砼结构中的钢筋具强腐蚀性，设计在桩顶以下2.0m范围设置100mm厚的钢筋混凝土护筒，护筒与管桩的接触面应清理干净，涂刷新旧混凝土界面剂。设置钢筋混凝土护筒的主要目的是加大桩身钢筋的保护层厚度，防止在干湿交替环境下桩身钢筋受地下水的强腐蚀作用。

⑤ 提高管桩自身的防腐蚀能力：管桩生产制作时在混凝土采用抗硫酸盐水泥或铝酸三钙含量不大于5%的普通硅酸盐水泥，且要求加入高性能耐腐蚀混凝土外加剂和钢筋阻锈剂，增加混凝土密实性，有效阻止水和土对混凝土构件的腐蚀，提高混凝土的耐久性。

采用灌注桩时，应使用抗硫酸盐水泥加入抗硫酸盐外加剂和钢筋阻锈剂，提高混凝土的抗腐蚀能力，考虑到地下水在干湿交替条件下对钢筋砼结构中的钢筋具强腐蚀性，设计在桩顶以下2.0m范围桩径增加200mm，主要目的是加大桩身钢筋的保护层厚度，增加腐蚀余量，防止在干湿交替环境下桩身钢筋受地下水的强腐蚀作用。

3）浅基础和承台：可在基础表面涂刷环氧沥青或者聚氨酯沥青涂层，基础垫层采用C20素混凝土加抗硫酸盐外加剂。阻止混凝土与地下水土的接触，达到防腐蚀的作用。

综上所述，在沿海地区建设大型铝厂，对软土地基的处理和对地下水土腐蚀性的评估及防护是最重要的课题，需要在设计是进行专门的分析与研究。

参考文献：

1.《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB 50046-2008）

2.何进源. 强腐蚀环境下能否采用管桩 中国寰球工程公司。

3.陈义侃预应力高强度混凝土管桩防腐蚀问题的讨论 福建省建筑设计研究院