擬建220 kV變電站場地強夯地基處理方案設計

王 楠

(河海大學文天學院)

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擬建220 kV變電站場地強夯地基處理方案設計

王 楠

(河海大學文天學院)

對于位于山前沖洪積傾斜和坡洪積傾斜平原地帶，往往由于地勢原因，擬建設場地的地層厚度不一致，給大面積強夯地基處理帶來一定的困難。為此，以河北省赤城縣擬建的某220 kV變電站場區(qū)為例，針對建設區(qū)內地勢特征，結合地層厚度分布特性，有針對性地對強夯地基處理方案進了設計，對于降低工程施工成本，縮短施工周期有一定的參考價值。

強夯地基 地勢特征 地層厚度 處理方案

擬建的國家電網公司某戶外220 kV變電站位于河北省赤城縣，距小營村東約600 m，距國道G112南側約100 m，省道S241約275 m。建設區(qū)域南北長125 m，東西寬約100 m，該區(qū)北側緊鄰G112國道，交通便利。站區(qū)范圍內地形南高北低，相對平坦、較開闊，周圍自然環(huán)境較好，附近雖有工廠，但污染較少，區(qū)內無礦產資源，不存在壓礦問題，也不存在采空區(qū)，此外區(qū)內無重點保護的自然、人文遺址，也無機場和軍用設施。為縮短工程建設周期，提高工程質量，本研究針對站區(qū)地層特征，對區(qū)內強夯地基處理方案進行研究。

1 工程地質概況

擬建的某220 kV變電站場地內的主要地基土層由上至下分別為：①粉質黏土，灰黑色，厚3.4～4.0 m，具強烈濕陷性；②黃土狀粉土，褐黃色，厚0.5～5.30 m，具中等濕陷性；③粉土，褐黃色，厚0～1.2 m，具輕微—不具濕陷性；④卵石層，雜色，密實，中—粗砂充填，未揭穿。場地范圍內總體地形平坦開闊，地下水位埋深大于30 m，場地濕陷性等級為Ⅱ級非自重濕陷性，各深度土層的主要物理力學參數見表1。

依據場區(qū)工程地質概況，可選的地基處理方案有強夯、柱錘擠密工藝的灰土擠密樁、水泥土擠密樁、擠密CFG、大開挖換填等。無論何種方案，按要求均須全部消除場地濕陷性，處理后地基承載力不小于180 kPa，以滿足上部建(構)筑物建設要求。

表1 場地內土層物理力學參數

2 地基處理方案設計

擬建場地整平后標高約95.0 m，根據建筑物概況、《巖土工程勘測報告書》、《建筑地基處理技術規(guī)范》(JGJ79—2012)[1]、《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》(GB 50025—2004)[2]、《建筑地基基礎設計規(guī)范》(GB 50007—2011)[3]，采用強夯地基處理或擠密工藝的灰土、水泥土樁復合地基方案較適宜。經過地基處理方案的比選和經濟技術分析評價，并結合施工工期要求，確定采用強夯施工方案，設計強夯夯擊能為8 000 kN·m，間距4.0 m×4.0 m，處理后的地基承載力不小于180 kPa，故場地周邊須挖隔震溝，導致施工范圍將遠超出建筑紅線，且須移動外側地下光纜和地面高壓線，8 000 kN·m的夯擊能可能影響到鄰近居民與工廠。若減小夯擊能，則需開挖運土出場，下部土層強夯施工完畢后，再將運出場地的土運回，場地整平后再進行強夯。在工程總造價不變的情況下，工期將延期2周。

擬建場地土樣含水量若接近最優(yōu)含水量，則可適當降低夯擊能，可達到設計的加固深度；反之，含水量過大，施工中將出現“橡皮土”或因含水量過小，有效加固深度會減小。為提高設計方案的可靠性，從現場取樣(粉土層)進行了擊實試驗，結果見表2。由表2可知：擬建場地土層含水量(17.62%)接近最優(yōu)含水量(17.6%)，因此對施工較有利。

表2 擊實試驗結果

注：筒質量為4 589.3 g，筒體積為947.4 cm3。

強夯法的有效加固深度既是反映處理效果的重要參數，又是選擇地基處理方案的重要依據。影響有效加同深度的因素除夯錘重、落距外，還與夯擊次數、錘底單位靜壓力、地基土性質、不同土層厚度和埋藏順序以及地下水位等密切相關。本研究施工擬選擇夯錘直徑為2.5 m，錘重17.8 t，吊高16.9 m，自由落體自動脫鉤，夯擊能為3 000 kN·m，經計算得加固深度約6.9 m。顧及到場地底層為卵石層，強夯沖擊波的反射能力較強，預計在夯擊能為3 000 kN·m的夯擊下，加固深度可達到7.0～7.5 m，滿足工程施工要求。

本研究擬建場地的平整、強夯施工順序為：①將表層耕植土清除，場地北側需加固處理的土層厚度僅為3.8～4.50 m，最大不超過6.0 m，由于需要加固土層的含水量接近塑限含水量，因此，用3 000 kN·m的夯擊能進行強夯施工可滿足加固深度要求；②在場地北側的第一次和“隔排跳打”第二次點夯施工完畢后，進行北側夯擊能為1 000 kN·m的滿夯施工；③進行場地整平，確保北側土層厚度達到9～11 m，下部4～6 m的土層已得到強夯處理，未處理的素填土厚度為4.5～5.1 m，在點夯施工完畢后，后期滿夯的有效影響深度可達2.5～3.5 m，可完成北側地表回填土的夯實目標，南側土層厚為9.8～11.2 m，下挖深度為4.8～6.5 m；④全場地采用3 000 kN·m的夯擊能，用“隔排跳打”工藝進行施工，可完全消除擬建場地土的濕陷性；⑤在場地整平后，采用夯擊能為1 000 kN·m進行滿夯施工。由于強夯施工和場地整平可穿插同步進行，故可大幅度縮短施工工期。

3 強夯地基處理效果分析

施工完畢一周后，共布置靜載荷試驗點9個(編號為1#～9#)，濕陷性檢測點12個(編號為10#～21#)對本研究方案的施工效果進行檢測，其中1#點的檢測結果如表3所示。由表3可知：本研究方案基本消除了場地土體的濕陷性，可見該場地采用3 000 kN·m的夯擊能進行強夯地基處理達到了設計要求。

表3 1#點檢驗結果

4 結 語

以河北省赤城縣某戶外220 kV變電站擬建場地為例，結合區(qū)內地層特征及相關施工要求，對區(qū)內強夯地基處理方案進行了設計施工，有效解決了區(qū)內土體的濕陷性，此外，由于強夯施工和場地整平可穿插同步進行，在一定程度上縮短了施工周期，對于類似工程有一定的參考價值。

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部，中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.JGJ 79—2012 建筑地基處理技術規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[2] 中華人民共和國建設部，中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 50025—2004 濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[3] 中華人民共和國建設部，中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 50007—2011 建筑地基基礎設計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

2016-06-13)

王 楠(1997—)，女，243031 安徽省馬鞍山市。