500 kV變電站地基處理的研究

謝澤波

（廣東省輸變電工程公司，廣東 廣州 510160）

1 概 述

最近建設(shè)的500 kV肇慶到博羅的送電線路工程是貫徹國(guó)家的“西部開發(fā)”以及“西電東送”戰(zhàn)略決策的有利標(biāo)志，這個(gè)核電站的建成有利于發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)，能優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)以及將電能的效果利用得到提高，將跨區(qū)送電的工程項(xiàng)目得以實(shí)現(xiàn)。但是在建設(shè)變電站的過程中需要考慮地基的穩(wěn)定性，那樣才能夠保證工程的順利實(shí)施。本次線路的地層主要包括粉土、中砂、粗砂、卵石、殘積土、強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖、中風(fēng)化粉砂巖、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土。了解施工地段的土層、沉降的原因以及處理方法是建筑變電站的關(guān)鍵因素。

2 地基處理的必要性

經(jīng)過研究表明此地段的天然含水率很高，壓縮模量低于國(guó)家最低要求，地基的承載力僅為建筑要求的三分之一，因此如果不在原有地基的基礎(chǔ)上進(jìn)行加固處理，那么在一系列負(fù)荷的作用下，地基將會(huì)發(fā)生很大的變化。本工程的填土層以下為粉質(zhì)粘土而且滲透系數(shù)相對(duì)來說較小，在不同的負(fù)荷以及地面差異將會(huì)有不均勻的下沉，直接導(dǎo)致大范圍的不規(guī)則地基沉陷的變形，影響施工工程的質(zhì)量以及威脅工程的安全，因此為了能保證變電站的安全運(yùn)行，對(duì)變電站的地基進(jìn)行加固勢(shì)在必行。

3 地基處理方法的選擇

在變電站的建設(shè)過程中，對(duì)不同的地基段采用不同的處理方法，會(huì)造成不同的地基處理結(jié)果。所以，在建設(shè)變電站的過程中合適的地基處理方法選擇必須根據(jù)地基不同部分的不同需要來展開。否則不能夠滿足變電站的地基施工要求而且會(huì)造成資源浪費(fèi)等。針對(duì)以上原因，本著“安全、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、省時(shí)”的原則來分析適用于本站的地基處理方法，將技術(shù)成熟以及有著成功經(jīng)驗(yàn)的工程方法綜合對(duì)比，期望可以確定出合適的地基處理方法。

3.1 灰土擠密法

灰土擠密法是首先成孔到設(shè)計(jì)的深度，然后將灰土夯填到樁孔中，產(chǎn)生由擠密土以及樁體組成的人工性復(fù)合質(zhì)量的地基，從而可以將濕陷性全部或者部分消除，以此提高地基的承載能力，這種方法適用于雜填土等，經(jīng)過處理的地基變形會(huì)減小，將會(huì)提高一倍以上的抗負(fù)荷能力。但是，在建筑施工中灰土擠密法的施工過程存在不直觀的質(zhì)量控制，在施工中也可能造成相鄰孔之間的坍塌，會(huì)造成施工的不便，所以這種方法在此工程中不考慮采用。

3.2 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是對(duì)地基土進(jìn)行夯擊，在夯實(shí)的過程中由于夯擊會(huì)由于沖擊能而產(chǎn)生沖擊波和動(dòng)應(yīng)力將地基土進(jìn)行動(dòng)力固結(jié)而結(jié)實(shí)，這種方法能夠消除由于地基土的含水率高的問題而造成的濕陷性，節(jié)省能源，施工速度快，但是施工過程噪聲和振動(dòng)性大，對(duì)周圍的地基以及建筑物可能會(huì)造成影響，橡皮土也經(jīng)常在強(qiáng)夯法的過程中產(chǎn)生，鑒于此工程的地段性能，強(qiáng)夯法不采用考慮。

3.3 樁基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)包括承臺(tái)以及樁群，承臺(tái)連接樁群將上部結(jié)構(gòu)的負(fù)荷進(jìn)行轉(zhuǎn)移到地基中，在此方法中考慮采用鉆孔灌注樁，根據(jù)特定的需要進(jìn)行鋼筋的配置。這種方法施工簡(jiǎn)單、取材方便、不易產(chǎn)生斷樁等質(zhì)量問題，而且在施工過程中不會(huì)產(chǎn)生噪聲等污染環(huán)境的問題，能保證施工的文明性。本工程中樁基礎(chǔ)的施工工藝流程圖如圖1所示。

圖1 樁基礎(chǔ)的施工工藝流程圖

在樁基礎(chǔ)的地基處理過程中，斷樁現(xiàn)象是比較常見的一種行為，主要是因?yàn)榛炷恋奶涠忍』蛘吖橇狭教螅粚?dǎo)管堵塞形成樁身混凝土的中斷；提升時(shí)鋼筋籠遭到撞擊導(dǎo)致混凝土中摻入整塊土壤，形成混凝土樁身的隔層，這些都是產(chǎn)生斷樁的原因。在防止斷樁的研究中應(yīng)該將澆筑混凝土與拔管同時(shí)進(jìn)行，測(cè)定出混凝土的頂面高度，確保混凝土能夠?qū)?dǎo)管進(jìn)行完全掩埋；在斷樁部位增加鋼筋籠，其埋入新的鉆孔中，然后繼續(xù)澆筑混凝土；在施工之前與工程師以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)代表要仔細(xì)研究后再實(shí)施，防止斷樁這種重大質(zhì)量事故問題的產(chǎn)生。

變電站的建筑要求是安全等級(jí)高、對(duì)地基的不均勻變形有著很高的敏感性。在變電站的配置區(qū)構(gòu)基礎(chǔ)支架很多，有著密集的分布性，對(duì)復(fù)合地基的均勻等特點(diǎn)要求比較高。夯樁直徑通常為0.5 m左右，在本項(xiàng)目工程中考慮0.55 m直徑的夯擴(kuò)樁，采用滿堂處理的方式來進(jìn)行加固地基，方位布置采用正方形的構(gòu)造，樁與樁的間距為1.3 m，樁體的選料采用天然級(jí)的礪石。經(jīng)過估算，天然級(jí)礫石擠密樁的置換率為0.15，經(jīng)過地基處理后的復(fù)合地基承載力將提高1.33倍左右。通過現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試后確定這種方案能夠消除地基土的液化性以及能有效地提高地基的承載能力，將取得的參數(shù)作為參考依據(jù)來進(jìn)行地基的施工圖。

4 施工工藝及質(zhì)控參數(shù)

施工工藝及質(zhì)控參數(shù)如表1所示。

表1 施工工藝及質(zhì)控參數(shù)

4.1 施工材料

夯擴(kuò)打樁機(jī)的選擇是重錘沖擊的打樁機(jī)，樁體的材料采用的是天然級(jí)砂礫石，打樁工序采用和普通打樁一樣的步驟方式來完成整個(gè)場(chǎng)地的施工，經(jīng)過14天后進(jìn)行效果的監(jiān)測(cè)，測(cè)定監(jiān)測(cè)結(jié)果是否復(fù)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 質(zhì)量控制參數(shù)

將樁體按照設(shè)計(jì)圖的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行安裝，樁體的安裝偏差不能大于5 cm，重錘的垂直偏差不能大于1%；在樁體的夯實(shí)過程中，一次的夯實(shí)樁體采用最后一擊的貫入度相等標(biāo)準(zhǔn)控制密實(shí)度；在施工質(zhì)量的自檢過程中，可以檢測(cè)總樁指數(shù)的2%，采用標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)。如果達(dá)不到處理效果，那么需要將施工單位與設(shè)計(jì)師、建設(shè)單位共同研究處理。

本工程采用正方形的鐵塔根，對(duì)分坑的樁位附近不能影響施工作業(yè)也應(yīng)該便于保護(hù)的測(cè)量輔助樁，四個(gè)樁一般是比較常見的數(shù)量，基準(zhǔn)的選取必須選擇無誤，并且應(yīng)該以草圖輔助研究，在草圖上明確樁的方向以及高程等。本工程中單腿四樁的基礎(chǔ)分坑以及單腿九樁基礎(chǔ)的分坑是比較常見的方式和方法，草圖如圖2。

圖2 基礎(chǔ)分坑圖

在建筑施工的過程中立柱承臺(tái)的施工如無其他缺陷可將樁頂疏松砼鑿去，隨后是打墊層、鋼筋的綁扎以及進(jìn)行模板制作和地腳螺栓安裝來進(jìn)行承臺(tái)的施工建設(shè)為以后的承臺(tái)澆筑做好準(zhǔn)備。在承臺(tái)的澆筑過程中需要采用機(jī)械攪拌，每個(gè)腿的承臺(tái)、立柱需要一次連續(xù)澆筑完，中間斷續(xù)過程不能超過90 min；將機(jī)械攪動(dòng)棒插入澆筑層防止出現(xiàn)麻面現(xiàn)象影響外觀；每個(gè)承臺(tái)澆筑完經(jīng)過48 h后才可以拆模，過程中需要防止碰上棱角，保證承臺(tái)的美觀；及時(shí)排除基礎(chǔ)坑內(nèi)的積水。基礎(chǔ)開挖前需要檢查各樁的無誤，不能碰動(dòng)或者掩埋；坑壁需要適當(dāng)?shù)钠露热绫?所示。

表2 坑壁的坡度

基坑成型后應(yīng)及時(shí)鋪設(shè)墊層，混凝土的標(biāo)號(hào)為C10，要求不能產(chǎn)生滑坡，影響下方民房，不會(huì)造成塔位的不穩(wěn)定性或者對(duì)塔位造成威脅。

5 復(fù)合地基的檢測(cè)

復(fù)合地基的檢測(cè)需要嚴(yán)格遵守有關(guān)的章程和規(guī)定，液化的消除情況以及復(fù)合地基承載力和壓縮值是檢測(cè)結(jié)果中必須包含的內(nèi)容，檢測(cè)結(jié)果將作為變電站構(gòu)建筑物基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)依據(jù)。

5.1 檢測(cè)樁體以及樁間土

在夯擴(kuò)樁施工結(jié)束14天以后，選取有代表性的區(qū)域進(jìn)行樁體的選擇，通過采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法對(duì)區(qū)域地基土液化以及樁身的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)處理完以后的地基進(jìn)行竣工性的驗(yàn)收時(shí)，承載力的檢測(cè)應(yīng)該符合地基靜載荷試驗(yàn)，復(fù)合地基的變形模量應(yīng)該大于8 MPa，地基承載力不能小于150 kPa。

5.2 基坑檢驗(yàn)

在檢測(cè)樁體的過程中也必須對(duì)基坑進(jìn)行研究，樁位、樁數(shù)以及樁頂密實(shí)度和槽底土質(zhì)的情況是基坑檢測(cè)的主要方面，如果有漏樁或者樁位的偏差過大等一系列的樁體問題就需要采取一定的補(bǔ)救措施，完成地基土的固定，保證地基能夠堅(jiān)實(shí)有效的承載變電站的負(fù)荷。

6 結(jié) 語

本工程中采用的打樁機(jī)在場(chǎng)地土條件下對(duì)地基土產(chǎn)生的作用力以沖剪為主，對(duì)四周的擴(kuò)張力卻影響較小，由于向四周排土，因此可以起到很好的擠密作用，可以很好消除土層的液化。處理液化地基土的核心思想就是要保證土體的置換率以及結(jié)晶度，這樣才可以保證豎向排水通道的通暢。目前，這樣的處理方式已經(jīng)得到了國(guó)家以及建筑施工單位的肯定，也被一些行業(yè)關(guān)注變電站施工地基土改良的專家認(rèn)同。

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