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一、工程概况
2004年7月，中国东方电气集团公司（以下简称DEC）通过国际竞标方式取得了印度SAGARDIGHI火电站总承包项目（EPC）的承包权，电站装机容量为2×300MW燃煤发电机组（以下简称S工程）。
S工程共分为三个标段，即主厂房系统、输煤系统和水处理系统，各标段均采用EPC的建设方式。DEC负责主厂房系统的设计、施工、设备供货、安装及调试，范围包括：汽机房、除氧间、锅炉房、煤仓间、技术综合楼、电除尘器、烟道、烟囱、升压站、冷却塔、循环水、灰渣处理、灰场和与主厂房系统相配套的辅助附属设施等。
主厂房系统中，汽机房和除氧间采用钢结构框排架体系，锅炉房和煤仓间也是采用钢结构框架体系。煤仓间结构与汽机房和除氧间结构的体系脱开，是采用外煤仓的方式布置在锅炉房和电除尘器之间，这与国内传统的主厂房汽机房、除氧煤仓间和锅炉房三列式布置方式有所不同。
总承包合同于2004年7月生效，第一台300MW发电机组要求在合同生效后的30个月并网发电，33个月投入商业运行，第二台机组与第一台机组相隔3个月。
二、工程管理和施工组织模式
由于印度政府对外来人员获取工作签证方面的严格控制，引入中国专业的施工队伍大规模进驻印度进行施工的方式显得非常困难和不现实。根据这一情况，DEC在S工程的管理和组织模式是以“尽量（当地）外包，关键我干”的原则来确定确实施的，即以中国电力工程顾问集团西北电力设计院作为DEC项目工程部咨询工程师，按照与业主的合同要求进行工程的方案规划和设计，对需要当地分包的部分EPC项目承担技术条件规范书的编制和技术审查工作；现场施工管理以陕西电力建设总公司作为合作伙伴，有关人员加入DEC项目现场指挥部的主要部门，对代表DEC对现场施工项目的进度、质量、安全负责。施工单位以印度专业的施工公司为主，承担项目的土建、建筑施工和设备安装工作，对一些特殊的单项工程如烟囱、灰场等，按照EPC的模式分包给印度或中国的专业施工公司。
三、工程地质条件
2004年9月24日至2004年11月22日，DEC的地质勘察分包商按照合同的要求完成了DEC总承包范围内建筑物区域的地质勘察工作，共完成了77个钻探孔、36个静力触探孔和相应的取样实验，提交了完整的地质勘察报告，给出了明确的各建筑物区域的工程地质条件。
地质勘察结果表明：电站所在区域从地面开始，自地面向下均为力学性能优良的硬质粉质粘土，并土层越深，土质就越坚硬；土壤力学性能指标属于超固结硬质粉质粘土，在整个厂区土质分布均匀，土壤承载能力较高，地质条件好。
各建筑物地段的地层主要是由不同性能的粉质粘土构成。根据地质勘察报告的描述，自地面起向下的土层，按照土质性能的差异分为四层，分别是ⅠA层，ⅠB层，Ⅱ层和Ⅲ层。其中，ⅠA层为密实粉质粘土层，土层分布厚度约为4.0m～6.0m；ⅠB层为硬质粉质粘土层，土层分布厚度约为8.0m～10.0m；Ⅱ层为硬质到坚硬粉质粘土层并间杂不均匀细砂，土层分布厚度约为17.0m～30.0m；Ⅲ层为中密到非常密实的粉质粘土层和间杂有片状物的细砂。
下面所列是主厂房地段的锅炉房和汽机房区域各土层的主要力学性能指标表，供主厂房地基处理方案论证和选择时引用及参考。
表1 锅炉房区域各土层主要力学性能指标表
| 土层基本数据 |
平均标贯击数
N值
（击） |
体积密度
r
（t/m3） |
剪切强度
粘聚力c和
内摩擦角参数 |
编
号 |
土层描述 |
标高R.L（m） |
厚度
（m） |
| 层顶 |
层底 |
| IA |
密实粉质粘土层
|
+34.3
（AGL） |
+29.8 |
4.5 |
11 |
2.020 |
c=8.0t/m2 |
| IB |
硬质粉质粘土层 |
+29.8 |
+21.3 |
8.5 |
27 |
2.050 |
c=14.3t/m2；φ=8.0º |
|
II |
硬质到坚硬粉质粘土
层并间杂不均匀细砂 |
+21.3 |
+18.3 |
3.0 |
25 |
2.030 |
c=12.6t/m2；φ=7.0º |
| +18.3 |
（-）6.8 |
25.1 |
43 |
§2.050 |
§c=14.8t/m2；φ=7.0º |
| III |
中密到非常密实的粉
质粘土层和间杂有片
状物的细砂 |
（-）6.8 |
（-）20.0（TL） |
13.2 |
*30 |
§2.050 |
§=36.0º |
| 说明：AGL=平均地面标高，TL=终止标高，§=建议值，*=修正N值。 |
表2 锅炉房区域ⅠB土层地基承载能力表
| 基础尺寸（m） |
基础埋深（m） |
净的容许承载能力（t/m2） |
长期沉降指标（mm） |
| 8.0×8.5 |
6.00 |
29.5 |
50.0 |
| 7.0×7.5 |
34.9 |
50.0 |
| 8.0×6.0 |
37.4 |
50.0 |
| 6.0×5.0 |
42.5 |
44.0 |
| 5.0×5.0 |
47.4 |
43.0 |
表3 汽机房区域各土层主要力学性能指标表
| 土层基本数据 |
平均标贯击数
N值
（击） |
体积密度
r
（t/m3） |
剪切强度
粘聚力c和
内摩擦角参数 |
| 编号 |
土层描述 |
标高R.L（m） |
厚度
（m） |
| 层顶 |
层底 |
| IA |
密实粉质粘土层 |
+34.4
（AGL） |
+30.2 |
4.2 |
10 |
2.000 |
c=8.0t/m2 |
| IB |
硬质粉质粘土层 |
+30.2 |
+21.3 |
8.9 |
26 |
2.050 |
c=14.3t/m2；φ=
7.0º |
| II |
硬质到坚硬粉质粘土
层并间杂不均匀细砂 |
+21.3 |
+16.8 |
4.5 |
25 |
2.030 |
c=12.2t/m2；φ=
7.0º |
| +16.8 |
(-)6.0 |
22.8 |
47 |
§2.050 |
c=14.8t/m2；φ=
7.0º |
| III |
中密到非常密实的粉
质粘土层和间杂有片
状物的细砂 |
（-）6.0 |
（-）16.2
（TL） |
10.2 |
*30 |
§2.050 |
§=36.0º |
| 说明：AGL=平均地面标高，TL=终止标高，§=建议值，*=修正N值。 |
表4 汽机房区域ⅠB土层地基承载能力表
| 基础尺寸（m） |
基础埋深（m） |
净的容许承载能力（t/m2） |
长期沉降指标（mm） |
| 8.0×8.5 |
6.00 |
29.5 |
50.0 |
| 7.0×7.5 |
34.9 |
50.0 |
| 8.0×6.0 |
37.4 |
50.0 |
| 6.0×5.0 |
42.5 |
44.0 |
| 5.0×5.0 |
47.4 |
43.0 |
| 38.0×12.5 |
22.1 |
75.0 |
从上面的表中数据可看出：锅炉房和汽机房区域的特性相近，地基土中的ⅠB土层，在天然地基方案时是主要的地基持力层，在桩基础方案时是桩的主要受力层。主厂房区域的地下水位埋深都超过地表以下10.0m深度，主厂房建筑的基础埋深都在地表以下6.0m深度左右。
四、主厂房地基处理方案的论证
投标阶段，业主和咨询工程师发出的招标书是根据厂区表层ⅠA地基土承载能力为5.0t/m2～8.0t/m2的技术条件提出了S工程主厂房等建筑物采用钢筋混凝土灌注桩地基处理的设计方案。同时也说明了总承包商在地质勘察工作完成后，也可以根据地质勘察报告结果最终确定建筑物的地基处理设计方案。
根据完成的主厂房区域地质勘察报告结果和主要地基持力层ⅠB土层优良的岩土工程条件，我们对S工程主厂房建筑的地基处理推荐选用天然地基方案，基础形式采用独立基础或筏板基础，推荐选用的理由如下：
印度现行的基础设计及施工规范IS：1904-1986《基础设计与施工实践标准：通用规范》（Code
of practice for design and construction of
foundations in soils：general
requirements）中表1关于“浅基础的允许变形值”要求是：对钢结构建筑物，当采用独立基础设计方案时，塑性土条件下的最大沉降变形允许值是50mm，最大不均匀沉降变形差允许值是0.0033L（L是相邻基础间的中心距离，以下同）；当采用筏板基础设计方案时，塑性土条件下的最大沉降变形允许值是75mm，最大不均匀沉降变形差允许值是0.0033L。我们以锅炉基础为例进行了独立基础设计方案和筏板基础设计方案的地基变形计算，两个方案的计算结果相当，筏板基础设计方案稍小。独立基础方案计算出的最大沉降变形值是39mm，最大不均匀沉降变形差值是0.002L，均小于印度规范规定的沉降变形允许要求。
中国现行的《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002第5.3.4条表5.3.4中关于“建筑物的地基允许变形值”要求是：对工业与民用建筑的框架结构，中、低压缩性土条件下相邻柱基的沉降差允许值是0.002L，单层排架结构柱基的最大沉降变形允许值是120mm，其它结构柱基的最大沉降变形允许值是200mm。从变形指标上看，中国标准的沉降差要求（0.002L）要严于印度标准（0.0033L），印度标准的最大沉降变形要求要严于中国标准。由于两个标准都是采用双控原则，而中国标准的沉降差要求要比印度标准严许多，因此总体分析认为中国标准的实际控制要稍严于印度标准。
中国现行的电力行业规范《火力发电厂土建结构设计技术规定》DL5022-93第4.2.1.2条表4.2.1中，对300MW火力发电机组和天然地基条件不作地基变形计算的地基持力层承载力标准值的条件是不小于27.0t/m2。从上述锅炉房和汽机房区域地质勘察报告结果知：ⅠB土层的地基的净容许承载能力最小值是29.5t/m2，考虑基础及回填土自重后的地基承载能力最小值应不小于41.5t/m2，远远大于27.0t/m2的要求。
比较中国山东邹县发电厂一期及二期工程和本工程的设计条件发现：两个工程都是采用中国东方电气集团公司生产的300MW燃煤发电机组，都是由西北电力设计院设计，并且印度S工程的岩土工程条件要好于山东邹县发电厂工程（详见下表）。山东邹县发电厂一期及二期工程的4台300MW机组和三期工程的2台600MW机组主厂房建筑全部采用天然地基方案（地基持力土层的承载力标准值是30.0t/m2），基础型式为独立基础或联合基础，三期工程分别于1985年、1988年和1996年投入运行，至今已安全可靠地运行了10～20年，其中一期和三期工程还获得了中国最高的优秀工程设计奖。
表5 主厂房基础地基持力土层性能比较表
| |
印度S工程 |
山东邹县发电厂三期工程 |
| 平均值 |
层顶深度（m） |
平均值 |
层顶深度（m） |
| 天然含水量ω(%) |
17.6 |
4～5 |
23.0 |
5～7 |
| 体积密度r（kN/m3） |
20.5 |
|
19.6 |
|
|
干密度ρd（kN/m3） |
17.4 |
|
16.0 |
|
| 三轴（UU） |
粘聚力c（kPa） |
158 |
|
81.9 |
|
| 内摩擦角φ（°） |
8.3 |
|
11.6 |
|
| 压缩系数a1-2（MPa-1） |
0.15 |
|
0.19 |
|
| 压缩模量Es（MPa） |
10.2 |
|
10.7 |
|
| 标贯击数N（击） |
25 |
|
14 |
|
| 土层性能比较 |
印度S工程地层性能综合指标优于山东邹县发电厂三期工程 |
从上述论证理由可看出：印度S工程主厂房建筑采用天然地基方案，基础形式采用独立基础在技术上是可行的和合理的。
五、主厂房地基处理方案的选择
对于我们按照上述论证条件选定的主厂房建筑采用天然地基方案，基础形式采用独立基础，业主和咨询工程师都提出了异议，理由是：
（1）根据合同要求，主厂房应采用钢筋混凝土灌注桩地基处理方案。
（2）在西孟加拉邦恒河两岸目前尚无大型火力发电厂工程采用天然地基方案的实践经验，对天然地基长期沉降控制没有信心，不愿冒险尝试。
（3）DEC引用的印度IS：1904-1986标准适用于民用建筑基础设计标准，印度电站工程不适用该标准。
（4）考虑施工周期的因素，同意将合同中要求的钢筋混凝土灌注桩方案改为钢筋混凝土预制方桩方案。
针对业主和咨询工程师的意见，我们进行了充分的解释和说明，并且按照天然地基方案计算出的沉降和沉降差异也都满足合同中相关印度基础设计和施工规范的要求。具体来说，我们做了两种情况的基础设计方案，即独立基础加2.0m厚素混凝土垫层方案和筏板基础方案，目的是降低地基沉降变形值和不均匀沉降变形差值。当在随后对印度施工公司的管理水平、技术能力、工作效率和材料价格水平有了进一步的了解后，我们发现采用天然地基方案，尤其是筏板基础方案，在缩短施工工期和经济上的优势并非我们原来想象的那样明显，在经济上还需付出更高的成本。这是因为：印度工会的力量非常强大，国内加班加点的工作方式难以实施，罢工时有发生；印度施工公司整体的施工机具水平较低，工人的工作效率不高；印度市场上的水泥、钢材等材料价格水平约比中国高出许多；在印度，设计和施工工作都要求按部就班和按程序进行，国内边设计和边施工的建设模式是严禁使用的。
在这种情况下，我们及时调整了谈判的策略，与其僵持不进不退，影响着我们自己计划的实施，不如顺水推舟，同意业主和咨询工程师坚持的钢筋混凝土桩基方案，但在桩型、桩的长度和桩的承载能力上提出我们的条件，形成主导性意见和看法，以期达到整体降低地基处理工程量和工程造价的目的。实践证明，我们的判断和处理措施是能够满足项目进度和成本控制要求的，基本上主导了后续的钢筋混凝土预制方桩设计原则，业主甚至愿意在适当的时候讨论我们提出的采用桩基方案后工期补偿的要求。同时，在除主厂房建筑以外的其它建筑物采用天然地基方案上争取了主动，并获得批准。
根据主厂房区域地质勘察报告的结果和现场工程试桩的结论，印度S工程主厂房建筑最后选择的地基处理方案是钢筋混凝土预制方桩方案。桩的截面尺寸为400×400mm2，有效桩长是10.0m，桩身混凝土强度等级为M40，桩的竖向安全承载能力是150t，水平安全承载能力是7.5t，抗拔安全承载能力是25t。
虽然具体设计值的选择不如我们期望的结果（桩的竖向安全承载能力在180t～200t内取值比较合理），但我们对此还是表示认可的。毕竟有效桩长10.0m和150t竖向安全承载能力的结果比最初由印方估算的有效桩长26.5m和70t竖向安全承载能力及有效桩长近40.0m和140t竖向安全承载能力的结果，在进度和成本控制等方面有了巨大的改进。同时也进一步增强了业主和咨询工程师对中国工程管理和技术人员工作能力和技术水平的信任感，是一个双赢的选择结果。
六、结束语
对于S工程主厂房建筑地基处理方案的论证与选择，不仅要考虑主厂房区域的地质工程条件，还要统筹兼顾当地的习惯做法，针对当地技术经济和设计施工习惯等情况进行方案的综合比较，这往往不是单纯的技术因素能够全面解决的，需要在确保项目进度和成本总目标的前提下，采取灵活务实的处理措施去最大限度地实现双赢。
回顾与业主和咨询工程师在主厂房地基处理方案上的谈判过程，我们有许多体会供大家借鉴和参考：（1）合同谈判中一定要慎重处理地基与基础方面的技术条款，因为投标阶段的地质工作深度难以满足确定地基处理方案的要求，因此要重点强调最终的地基处理及基础方案应由总承包方根据详细的地质勘察报告结果来确定。（2）在与业主和咨询工程师讨论和谈判地基处理方案之前，要根据已有的设计条件充分进行准备，重点是地基沉降变形和不均匀变形差的计算和分析，确保满足合同中指定规范的要求，不打无准备之仗。（3）要根据当地的施工能力、施工水平和材料价格、按照当地的计算方法进行所做设计方案的技术经济比较。（4）由于国外工程大多采用业主咨询工程师对承包商的设计进行审批制度，未经确认的设计是不能进行施工的。因此，承包商提供的设计确认资料一定要全面和有序，目前国内工程的建设模式和习惯做法要适应涉外工程的要求还存在许多差距。
每一个工程都有自己的经验和教训，但愿我们总结出的经验和教训能对大家今后在涉外工程中的工作有一些帮助。由于水平所限，文中难免有不足或不完善的地方，欢迎来函或邮件进行探讨。
参考文献
[1] 印度标准 IS:2911 (Part4)-1985，桩基础设计施工规范。
[2] 本工程地质勘察报告 CONSTELL CONSULTANTS PVT. LTD.
2004.11。
[3] 本工程试桩报告 SIMPLEX CONCRETE PILES (INDIA)
LIMITED 2005.05。 |
