振沖碎石樁應用于某變電站地基處理的設計探討

黃麗麗

（福建永福工程顧問有限公司）

振沖碎石樁應用于某變電站地基處理的設計探討

黃麗麗

（福建永福工程顧問有限公司）

本文通過對漳州沿海某變電站的地基處理方案進行探討，論述振沖碎石樁在實際工程中的適用性，經濟性。

振沖碎石樁；地基處理

1　前言

利用振動和水沖加固土體的方法叫做“振沖法”。[2]而“振沖碎石樁法”是這一方法的擴大，它是利用振沖器借以高壓水成孔，并填料使之密實，在土體中形成一個樁體，樁體和樁間土共同構成一個復合地基。它適用于擠密處理松散砂土、粉土、粉質黏土、素填土、雜填土等地基，以及用于處理可液化地基。[1]

本文對某變電站地基進行加固處理，以解決該場地地基的不均勻性及天然地基承載力不足等問題。

1.1工程概況

本工程為某變電站新建項目，場地位于漳州市漳浦縣古雷鎮油沃村，場地原始地貌屬濱海灘涂，歷經多次海浸海退。場地未經過整平，總體呈西南兩側高、東北兩側低，地面高程4.5～9.6m（黃海高程）。場地整平標高為7.5m，變電站總平面布置圖如圖1～2所示。

圖1　變電站總平面布置圖

1.2工程地質條件

整個場地內地層巖性結構自上而下為：

①中砂：風積成因，灰白色、灰黃色，稍濕～濕，松散～稍密狀，以石英中細砂為主，含少量泥質。全場表層均有分布。

②中砂：海陸交互相沉積，灰黃色，濕～飽和，中密～密實狀，局部呈松散狀，以石英中細砂粒為主，顆粒級配較差，基本無膠結。該層全場地分布。

③粉質粘土：海陸交互相沉積，灰黃色、褐黃色，可塑～硬塑，局部含有15％石英砂。該層大部分地段均有分布。

④粉質粘土：海相沉積，系淤泥固結而成，灰黑色，飽和，可塑偏軟狀，含少量有機質，局部夾有薄層粉細砂。該層半數鉆孔揭露。

圖2　工程地質剖面圖（比例尺：水平1:600；垂直1:200）

⑤含泥中細砂：海陸交互相沉積，灰黃色，飽和，中密～密實狀，以石中、細砂粒為主，顆粒級配較差，膠結較好。該層大部分地段均有分布。

⑥泥質粉砂：海相沉積，深灰、灰黑色，飽和，中密～密實狀，以石英粉砂為主，泥質含量約25％，可見貝殼等，基本無膠結。該層全場地分布，局部鉆孔未予揭穿。

⑦粘土：海陸交互相沉積，灰黃，褐黃色，可塑～堅硬，以粘粉粒為主，質純，粘性好。該層未予揭穿。

⑧中粗砂：沖洪積，灰黃色，飽和，密實狀，以石英中粗砂粒為主，中間夾有大塊漂石，基本無膠結。該層部分鉆孔揭露。

表1　地基各巖土層設計計算指標

1.3水文地質條件

地地下水主要為賦存于①中砂、②中砂層中的孔隙潛水及⑤含泥中細砂、⑥泥質粉砂層中的弱承壓水。表層孔隙潛水地下水主要接受大氣降水及西、南側徑流補給，通過蒸發及向場地東側逕流排泄，地下水水量較豐富。該地下水水位受季節及降雨量影響明顯。

1.4建（構）筑物基礎方案設想

本工程建（構）筑物結構形式主要采用框架或排架形式，柱下總荷載約700～3000kN，基礎形式擬采用獨立基礎或大板基礎，基礎埋深2～2.5m。

由本工程地質條件（本文僅選取一代表性的地質剖面，詳見圖2）可見，站址場地表層①中砂層（局部區域含②中砂層）均勻性較差，工程性質一般，不具備天然地基淺基礎條件。針對該工程地質條件，比較適合的地基處理方案主要有換填墊層法、振沖碎石樁。現將2個方案必選如下：

方案1：換填墊層法，利用機械設備將表層松散的中砂層挖起，再分層回填壓實。該方案的優點：施工工藝簡便，在放坡開挖無額外基坑支護措施的前提下費用較為經濟。缺點：局部基坑開挖較深（主要位于站區東北角），如圖2中鉆孔SK3孔所揭示，表層①中砂層、②中砂層均為松散狀，且場地處于低洼處尚需回填厚度約2.5～3m，基坑開挖時填土及砂土坑壁容易坍塌，存在一定安全隱患。

方案2：振沖碎石樁。該方案的優點：技術可靠，施工簡便快速。缺點：費用相對較高，且施工時用水量大，沖出的泥漿污染施工場地。

經過分析，方案2的費用相對較高，但是考慮到本工程用地緊張且緊靠主干道，方案1進行基坑放坡開挖對周邊環境影響較大，且施工時間為雨季，該場地地下水水量豐富，地下水水位受季節及降雨量影響明顯，為盡量減小地下水對施工進度的影響。故采用振沖碎石樁進行地基處理，同時兼顧節省造價的需要，部分基礎區域的表層松散砂層較薄時，可結合考慮局部加水振動密實或換填墊層處理。

2　振沖碎石樁的設計及探討

2.1復合地基承載力的確定

復合地基承載力特征值應通過復合地基靜載荷試驗確定，初步設計時，可按下列公式估算[1]：

式中：fspk-復合地基承載力特征值（kPa）；fsk-處理后樁間土承載力特征值（kPa）；n-復合地基樁土應力比；m-面積置換率。

采用等邊三角形布樁，樁徑d=800mm，間距s=2m，樁長約為4～7m。其中，fsk取原天然地基承載力特征值的1.2倍，fsk=168kPa；n取1.5；代入公式得到，fspk=180kPa。

2.2設計及施工相關問題的探討

2.2.1對砂土的加固機理

砂土屬于單粒結構，其組成單元為松散粒狀體，滲透系數大，一般大于10-4cm/s。單粒結構在松散狀態時，顆粒的排列位置是極不穩定的，在動力和靜力作用下重新進行排列，趨于較穩定狀態。振沖擠密法在施工過程中由于水沖使松散砂土處于飽和狀態，砂土在強烈的高頻強迫振動下產生液化并重新排列致密，且在樁孔中填入大量粗骨料后，被強大的水平振動力擠入周圍土中，這種強制擠密使砂土的密實度增加，孔隙比降低，土的物理力學性能改善，使地基承載力大幅度調高[3]。

2.2.2施工要點

施工順序一般可采用“由里向外”或“一邊向另一邊”的順序進行。當加固區附近有其它建筑物基礎時，需從鄰近建筑物一邊的樁開始施工，然后逐步向外推移。

為了保證樁頂部密實，振沖前開挖基坑時應在樁頂高程以上預留一定厚度的土層。當基槽不深時可先進行振沖后開挖。樁體施工完畢后應將頂部預留的松散樁體挖除，如無預留應將松散樁頭壓實，隨后鋪設并壓實墊層。

2.3地基處理成果

本工程委托專項資質的檢測單位檢測后，復合地基承載力滿足設計要求。

本工程在上部結構施工過程中和竣工后，對建筑物進行了沉降觀測，經過觀測，在240d后各點累計沉降量為4.0～20.0mm，均未達到30mm。

3　結語

在沿海地區，在施工周期緊張，施工條件有限的情況下，采用振沖碎石樁處理松散砂土具有明顯的優勢，能夠有效的提高地基承載力，減少沉降。

[1]《地基處理技術規范》（JGJ79-2012）[S].中國建筑工業出版社，2012.

[2]龔曉南.地基處理手冊[M].中國建筑工業出版社，2008.

[3]賀建清，萬文，等.地基處理[M].機械工業出版社，2008.

TU753.3

A

1673-0038（2015）22-0212-02

2015-5-17

黃麗麗（1983-），女，工程師。