山區斜坡軟土地基變電站基礎處理方法概述

彭 淋

智方工程設計有限公司重慶分公司 重慶 400020

1 斜坡軟土特性

我國軟土多為河湖相、濱海相、沼澤相沉積形成，一般具有以下幾個特點：①天然含水量高；②天然孔隙比大；③強度低；④壓縮性高，為高壓縮性土；⑤滲透性低；⑥靈敏度高，易收擾動，產生變形[1]。

2 軟土地基基礎處理方法

軟土地基常用的處理方法主要有以下幾種：

（1）換填墊層法：將全部或部分軟土層挖除，換填強度高、性能較穩定的材料，如砂、卵石、碎石、灰土或素土、煤渣等。主要適用于淺層軟土的處理，換填深度一般不超過3m，是山區較為常用的處理措施之一。

（2）預壓法：也叫排水固結法，是軟土地基處理的最有效方法之一。但該方法不太適用于山區斜坡軟土，主要由于在斜坡上加載后由于軟土分布不均，在預壓過程中由于沉降差異過大容易導致地基產生開裂、滑塌等現象，同時坡面加載可能會引發邊坡失穩。

（3）強夯法：強夯法造價較低、工期較短、便于施工、適用性較強，但對于山區斜坡軟土也不太適用，主要受山區斜坡場地的限制，大型設備不宜開展，同時強夯的過程可能會引發邊坡失穩。

（4）復合地基法：工程中常用的樁體有碎石樁、砂樁、水泥土樁、水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）等，其加固效果較好，但費用相對較高。該方法在處理山區軟土也較為常用。

（5）樁基法：也是工程上較為常用的一種地基處理方法，其特點是加固效果好，地基承載力高，可以處理深厚層的軟土，同時樁基還可以起到抗滑的作用，防止坡面滑移，但處理費用相對較高。

對于山區斜坡軟土地基處理方法應考慮軟土地基的狀況、施工條件及周圍環境及建筑物自身的性質，通過綜合比較確定，一般來說換填墊層法、復合地基法和樁基法是最為常用的方法[2]。

3 工程實例

3.1 工程概況

某220千伏變電站位于四川省涼山州木里縣，屬四川西南大涼山地區，地形條件差，為典型山區變電站。

3.2 地形地貌

該變電站區域地貌屬于剝蝕構造地形之高中山，場地處于半山坡的緩坡臺地，呈一定坡度下傾，坡度15°～25°，場地相對高差約8m。

3.3 地層結構

場地地層從上往下為第四系全新統坡洪積（ ）的含碎石粉質黏土、含砂礫石黏土層和殘坡積（ ）的碎石土層，下伏二疊系峨眉山（P2β）玄武巖，分述如下：

（1）含碎石粉質黏土：褐黃，稍濕，硬可塑，含30～40%碎石、礫石，層厚在1～2.7m之間，該層為表層的硬殼層。

（2）黏土：褐黃～紫紅色，很濕～飽和，軟塑，含20%左右的礫砂、礫石等，結構松散。該層為場地內的軟土層，層厚1.3～6.0m。平均厚度3.5m左右，分布不均。

（3）碎石土：灰黃～灰色，稍濕，稍密～中密，主要成分為玄武巖，粒徑一般5～30cm，棱角狀，分選差，以粉質黏土及砂礫石等充填。層頂埋深2～7.8m，層厚大于5m。

（4）玄武巖：灰黑色，氣孔狀、杏仁狀構造，強風化，巖體破碎。該層層埋深在15m以上。

3.4 軟土特性分析

根據土工試驗結果，變電站場地內的斜坡軟土孔隙比平均值1.1，最大可達1.4，含水量平均值36.3%壓縮系數0.49，具有軟土的高孔隙比、高含水量、高壓縮性的特征，力學性能差。但與一般軟土不同的是，場地內的軟土成分比較復雜，黏土中混雜有較多沙礫、碎石，成分為玄武巖類，與周邊巖石成分相同，含量和分布并不均勻，此外軟土層的均勻性很差，層厚及分布不均，整體上呈地勢越高厚度越大的規律，兩側溝谷地段相對較薄，是較為典型的山區斜坡軟土。

3.5 地基處理方法

綜合考慮到地形、交通以及施工條件，由于場地地處高山斜坡，進場道路交通條件差，大型機械設備無法進入，變電站施工工期較短，不宜采用預壓法和強夯法，最終確定兩種方案進行了比較，一是降低場平標高，然后對基底下一定厚度范圍內土層采取換土墊層措施，另一種是在場平挖填平衡原則下，對變電站內建構筑物采用樁基礎的措施。相比較后，換填墊層法要比樁基在造價上更省，更為經濟，綜合考慮后最終采用碎石換填墊層法處理軟土。

場地場平后，軟土層大多直接出露，厚度多在3m左右，僅局部厚度在3～5m，因此采用換填墊層法是較為合適的。換填材料采用碎石，成分多為玄武巖或砂巖，可以就地取材，無須特殊的機械設備、施工簡便。墊層的厚度根據需置換軟土的深度或下臥層的承載力確定。

由于土質的變化或為了調整沉降差時，各基礎底部的墊層厚度并不相同或相鄰的基礎一個采用天然地基，一個采用碎石墊層時，可做成階梯形。對本工程而言，軟土厚度不大，埋深也較淺，對厚度小于3m的軟土采取全部置換的辦法，對軟土局部厚度大于3m的地段，采用碎石墊層換填后，雖可提高持力層的承載力，但是不能解決下部軟土層的沉降變形問題，為了解決這個問題，設計上在該地段的建構筑物采用了碎石換填和整體穩定性和抗變形更好的筏板基礎。

經過變電站運行后的情況看，場地內未發現較明顯的沉降及變形，同時采用碎石換填處理軟土地基，也取得了一定的經濟效益。

4 總結與經驗

（1）山區斜坡軟土除了具有一般軟土的特性外，還具有成分復雜、均勻性差、層厚分布不穩定等特點，斜坡軟土常常會引發邊坡穩定的問題。

（2）對山區斜坡軟土的處理措施上，要根據地形條件、交通、環境、施工方法、軟土地基的狀況、造價等等各方面綜合考慮，對淺層軟土一般采用換填墊層法，而對較深厚的軟土一般采用復合地基法或樁基法。

（3）對山區斜坡軟土，除了要考慮地基處理措施外，特別還要注意軟土地基對場地穩定性的影響，特別是邊坡穩定的問題要引起足夠重視。

（4）對山區建筑應加強可研階段選址的勘察工作，除了要重視邊坡及場地穩定性的研究外，對于一些局部的較異常的微地貌、微地形要引起重視，因為這些可能是人為或自然改造的結果，地基土可能會出現異常，若不及早發現，會影響到后期的基礎方案。