中国电力规划设计协会团体标准宣传系列

标准起草单位：

西北电力设计院有限公司

黑龙江省电力设计院有限公司

湖北省电力勘测设计院有限公司（已更名为：湖北省电力规划设计研究院有限公司）

标准起草人：

刘志伟、杨生彬、程东幸、苏恩龙、段毅、胡昕、姜东、薛远峰、谭瑞山、彭斌、吕文军、樊柱军、智军、刘小东、李漪、饶虎、王成、王延辉

撰稿人：

刘志伟

标准获取通道：

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编制背景

随着重型工业建筑、高层及超高层民用与公共建筑日趋增多，建筑物的荷载越来越大。当天然地基不能满足支撑上部荷载和控制建筑物变形时，必须对地基进行加固，形成人工地基。砂砾石属粗粒土，在自然界分布广泛、储量丰富。其具有压实性能好、透水性强、填筑密度大、抗剪强度高、沉陷变形小、承载力高等工程特性，是一种性能良好的天然建筑材料。

砂石垫层具有材料广泛、设备常见、过程可视、施工易控、性能稳固的特点。天然地基不能满足支撑上部荷载和控制建筑物变形时，采用砂砾石对地基进行换填处理，在提高地基承载力、减小沉降性、消纳膨胀量、增强水稳性等方面都能发挥较显著的作用。工程界还存在一些认识偏差，在一些砂石垫层地基具有明显技术经济比较优势的场合，出现了不敢用、不会用、打折用的情况。砂石垫层地基看似简单，在实际应用中会涉及原料选择、碾压工艺、参数取值、强度确定、变形验算等一系列技术问题。

目前，一般工业与民用建筑使用的砂石压实垫层承载力一般为200kPa～300kPa。比如《建筑地基处理技术规范》条文说明中，碎石、卵石承载力特征建议值为200kPa～300kPa，同时规定垫层厚度不宜大于3m，垫层的分层铺填厚度200mm～300mm。

在砂石垫层地基应用方面，西北电力设计院有限公司有着30多年、数十个大型工程应用经验，项目地点包括从北到南、从东到西全国各地，也覆盖“一带一路”沿线国家。在垫层设计和参数的取值方面已远远突破了现行规程规范的规定和要求，陕北神木、陕西彬长电厂600MW机组工程砂石垫层地基，河南沁北、山东邹县、安徽铜陵1000MW机组工程砂石垫层地基承载力特征值达700kPa，分层铺填厚度400mm～600mm，垫层厚度超过7m，施工质量容易控制。这些工程投产以来，地基变形较小，运行效果良好，为工程建设节约了大量的地基处理费用。

为推广砂石垫层法在电力工程中的应用，促进砂石垫层法地基处理技术的发展，确保地基处理的质量，做到安全可靠，合理控制工程投资，使砂石垫层法地基处理的勘察设计和施工质量控制系统化、规范化以及更具可操作性，特制定本标准。

主要内容

标准规定了砂石垫层法地基处理勘察与评价、垫层材料、垫层设计、原体试验、施工、质量检验与验收、技术文件编制等内容。

标准适用于电力工程的砂石垫层法地基处理。标准具有普适性，也可在电力工程以外的工业与民用建筑中推广应用，并为今后国家、行业标准的修编提供参考依据。

支撑标准的重要研究成果

编制组全面调研总结了近三十年来电力工程砂石垫层法地基处理研究成果和设计、试验、施工、检测及建（构）筑物沉降观测等工程经验和资料，完成了《砂砾石碾压垫层的工程性能与应用研究》科研课题和《砂石垫层工程应用调研报告》，在《工程勘察》《电力勘测设计》《西部探矿工程》等期刊发表多篇学术论文，并且编写完成专著《砂砾石垫层地基研究与工程应用》（中国建筑工业出版社，2020年4月），从砂砾石垫层地基方案的选用、施工工艺确定、现场原体试验、检测结果、工程应用和效果等方面进行了研究总结，这些研究成果（见图1）为标准编制提供了重要的技术支撑。

标准主要技术特点

标准编写紧密围绕电力工程需求，满足技术上的先进性、经济上的合理性、实施上的可操作性，充分体现砂石垫层法地基处理的技术特点，能够指导电力工程砂石垫层法地基处理的有序开展，促进应用水平不断提高。与国家现行标准比较，本标准主要在以下几个方面给出了具体的技术要求：

（1）第6.1条和第6.3条给出了垫层材料选择的具体指标：砂石垫层可采用天然级配砂石料和人工级配砂石料，当使用碎石或卵石时，用于砂石垫层的粗粒（粒径d≥5mm颗粒）含量宜占70%～80%，最大粒径不宜大于70mm；当使用粉细砂或石屑时，应掺入不少于总重量30%的碎石或卵石；砂石料中细颗粒含量偏少时，可掺入一定量的中粗砂等改善材料级配。采用过筛后砂石进行人工拌和形成级配砂石料时，粒径组成可为主粗骨料40%、次粗骨料30%、细骨料30%。

（2）第7.6条和第7.7条给出了地基承载力取值：对于地基承载力特征值要求大于350kPa的砂石垫层，压实标准可按压实系数不小于0.97控制。当缺乏试验资料时，可按照以下取值满足常规项目设计需求：中粗砂料形成的垫层地基承载力特征值不宜大于250kPa，圆砾、角砾料形成的垫层地基承载力特征值不宜大于350kPa，卵石、碎石料形成的垫层地基承载力特征值不宜大于500kPa。当地基承载力要求大于500kPa时，通过现场静载荷试验确定砂石垫层承载力。

（3）砂石垫层原体试验方面，从技术策划、资源准备、施工、试验项目与方法等提出了试验流程（图2）、技术控制要点及试验大纲、试验报告、检测报告编制要点。

（4）规定了分层铺填厚度和施工工艺。卵石、碎石料分层铺填厚度宜为400mm～600mm，砂料分层铺填厚度宜为250mm～300mm，对承载力要求较高时，分层铺填厚度取小值。对于圆砾、角砾、碎石、卵石垫层，采用12t及以上振动碾压机械时，碾压遍数宜为6遍～9遍，碾压压茬为三分之一振动轮宽度，行驶速度宜为2km/h～4km/h。

（5）规范了砂石垫层设计、试验、施工、检测、技术文件编制以及建（构）筑物沉降监测要求等，以满足电力工程“高、大、重、深”的地基处理要求。

工程应用情况和应用效果

本标准编制中认真总结了多项大型电力工程砂石地基处理的实践经验，下面对各项工程的地基持力层以及地基处理方法和应用效果分别加以说明：

【工程1】华电国际邹县电厂四期2×1000MW工程

工程地基主要持力层为粉质黏土及砾砂。地下水位埋深为0.56～2.36m。主厂房、锅炉房、烟囱采用碎石垫层换填处理，厚度3m。基坑开挖前，先进行施工降水；地基承载力特征值不小于700kPa，变形模量不低于80MPa（图3）。

本工程在施工期间及投产后均进行了沉降观测，数据表明，施工期间的沉降量占总沉降量90%以上，施工期间完成了大部分沉降且变形均匀，垫层的工后沉降变形很小。建（构）筑物总沉降量很小且沉降均匀，说明垫层的抗变形能力和应力扩散能力强，能有效的控制下卧层的压缩变形。建（构）筑物平均沉降及差异沉降远远小于规范允许沉降不超过150 mm的要求，说明地基处理效果明显。

【工程2】安徽铜陵发电厂六期2×1000MW机组工程

工程地基主要持力层为粉质黏土和含黏性土碎石。5#冷却塔地基采用本地区丰富的碎石料进行换填处理的方案。要求碎石垫层压实系数不小于0.97，地基承载力特征值不小于700kPa，变形模量不低于80MPa。环基碎石换填最厚达4.3m，最薄0.5m。冷却塔人字柱支墩上共布设12个沉降观测点，最大累计沉降量12.89mm，基础倾斜0.00003，整体沉降均匀（图4）。

【工程3】华能沁北发电有限公司4×600MW+2×1000MW机组

工程场地处于太行山山前洪积扇，黄土状粉土、卵石组成的互层土。本工程各期主厂房区砂石垫层设计基本相似。二期工程主厂房区大部分基础埋深为7.0m，基坑开挖深度为13.5m，设计砂石垫层厚度为6.5m。砂石垫层地基承载力不低于850kPa，变形模量不低于85MPa。3#锅炉基础观测点累计最大沉降量为19.53mm，4#锅炉基础观测点累计最大沉降量为19.77mm，两个建筑物的沉降曲线几乎重合，施工期间沉降占总沉降量的90%左右（图5）。

【工程4】陕西秦华发电有限责任公司2×600MW机组工程

 该工程所处地貌单元属秦岭北麓山前冲洪积扇群的中上部，粗颗粒土层和黄土状土交互分布。主厂房、冷却塔区碎石垫层设计厚度4～6m，垫层地基下卧层卵石层，超挖部分用C10毛石混凝土回填。地基承载力特征值不小于600 kPa，变形模量不小于75MPa。锅炉钢架最大累计沉降量为28.95mm，平均沉降速率为0.25mm/100天，沉降趋于稳定（图6）。

【工程5】陕西国华锦界4×600MW煤电工程

该工程为具典型意义的“煤电一体化”开发建设项目，位于我国毛乌素沙漠南缘的风沙草滩区，地基主要持力层为粉土，3#主厂房、4#主厂房采用碎石垫层方案。垫层厚度一般为4m，隐伏古冲沟区垫层厚度加大为6m。地基承载力特征值不小于600 kPa，变形模量不小于80MPa。坑底标高处于地下水位附近和以下，采取轻型井点降水和基坑内明沟排水结合的降水方案。建筑物总体沉降量小，施工期间沉降占总沉降量的58.5%～64.2%，运行期间沉降曲线呈缓慢沉降变形的特点，达了到稳定状态（图7）。

【工程6】陕西大唐彬长发电厂2×600MW工程

项目的主厂区座落于泾河河谷的Ⅰ级阶地和高漫滩上，采用含泥量较高、级配差、细颗粒偏多的天然砂石垫层用于主厂房等大型建（构）筑物地基处理。砂砾石垫层地基承载力特征值不小于600kPa，变形模量不小于60MPa。主厂房A排柱最大累计沉降量为4.76mm，最后1次最大沉降速率为1.10mm/100天。B排柱累计沉降量为3.17mm。C排柱最大累计沉降量为10.58mm，最后1次最大沉降速率为0.75mm/100天（图8）。

【工程7】印尼国华穆印煤电项目2×150MW发电工程

中国公司在印尼的建设项目，采用BOO模式。丘陵地貌，原始地形起伏较大。高塑性黏性土层垂向及平面分布均匀性很差，地基需考虑不均匀变形问题。烟囱地段上部土层工程性能差，设计砂石垫层厚度7.0m，每层虚铺厚度 400mm，地基承载力特征值不小于500kPa。

烟囱沉降最大值为94.10mm，沉降均匀。本工程采用砂石垫层地基处理的建（构）筑物与其他同类工程相比沉降变形总体较大，分析主要为下卧层高塑性黏性土的变形。

这些应用成果表明，团体标准T/CEPPEA 5010-2021《电力工程砂石垫层法地基处理技术规范》可为地基处理提供可靠的技术支持，有实际的社会和经济效益。