淺析強夯地基工程與工程地質條件分析及方案設計
——以烏東德直流工程、昆北換流站工程中三通一平階段為例

文/胡瑞 中國南方電網有限公司超高壓輸電公司昆明局 云南昆明 650000

1、地基處理方案

昆北換流站位于昆明市祿勸縣茂山鎮麗山村，站址場地主要由近南北向寬緩的山梁及一條主沖溝組成，總體地勢為北高南低，場地自然高程在1920-1999m之間。站區采用平坡式豎向布置，場地設計標高為1969.30m，場平后，西南側500kV交流濾波器場、東南側直流場及西北側站用電等部分區域位于填方區，圍墻內最大填方深度為34.0m。

2、工程地質條件分析

2.1 地形地貌

站址地貌屬于侵蝕構造地貌之中海拔、中起伏山地地貌，由分水嶺山體及溝谷組成，山體及溝谷主體呈近南北向分布。站址主要由近南北向寬緩的山梁及一條主沖溝組成，山梁頂部較平緩、開闊，坡度5-8°，四周下坡側及近沖溝附近坡度較陡，坡度20-35°，場地東緣及東北緣存在40-50°的陡坡。場地總體地勢為北高南低。場地自然高程在1928-1999m之間，最大高差約70m。溝谷地帶主要為荒地及旱地，山體及斜坡地帶主要為松林及零星開荒地。

2.2 地層巖性以及 巖土工程分析與評價

場地山梁及斜坡上覆第四系殘坡積、崩坡積（Q4el＋dl、Q4dl＋col）粘性土及碎石土；場地溝谷地帶上覆沖洪積（Q4al＋pl）粘性土及粉砂。場地下伏白堊系上統馬頭山組（K2m）泥巖、粉砂巖、砂巖，局部底部夾礫巖。

2.3 地下水

場地地下水類型主要以基巖裂隙水為主，埋藏較深，場地中地下水主要接受大氣降水補給，就近蒸發或順裂隙向基巖深處排泄，富水性弱。另外，溝谷土層中局部存在上層滯水。

2.4 地震地質

根據《中國地震動峰值加速度區劃圖》GB18306-2015圖A.1，場地地震基本烈度為Ⅶ度。場地溝谷等填方區及覆蓋層厚度較大地段，建筑場地類別為Ⅱ類，場地基本地震動峰值加速度為0.15g；場平后基巖出露區域為軟質巖石，建筑場地類別為Ⅰ1類，Ⅰ1類場地基本地震動峰值加速度為0.125g。

2.5 站址氣象條件

本工程地區受旱季干暖偏西氣流，濕季孟加拉灣西南氣流和北部灣東南氣流的影響，年平均降雨量達951.9mm，尤其是6-9月降水量較大。祿勸氣象站提供的氣象特征表如下。

氣象特征表 表2-2

2.6 不良地質作用

根據勘測地質調查，站址場地內及周圍除沖溝發育外，場地內及附近區域無影響場地穩定的滑坡、泥石流、采空區等重大不良地質作用。

3、強夯方案設計

3.1 夯擊能選用

若采用低能級強夯，勢必造成分層數增加，延長強夯施工工期，或者夯擊能過小，難以達到預期效果；若采用高能級強夯，施工振動和噪音影響較大且影響挖方區在建構筑安全，而且對于飽和粘土來說，高的夯擊能甚至會降低土體強度。參考新松換流站、昭通換流站、福州1000kV變電站等相關工程的成功經驗，結合本站地形地貌、填土深度、施工條件等。

3.2 強夯施工參數

針對本工程具體情況，結合類似工程經驗，暫定本工程強夯施工參數如下，實際以試夯檢測報告為準：

主夯點強夯能級采用中等能級6000kN.m。主夯點單擊夯擊能級6000kN.m，夯點間距6m，正三角形布點，隔行分兩遍完成。停夯收錘標準：最后兩擊平均夯沉量≤100mm；單點夯擊數≥12擊；

當主夯點夯坑深度大于2m時，應向夯坑內填料至與坑頂齊平，進行第三遍主夯點復夯，能級6000kN.m。停夯收錘標準：最后兩擊平均夯沉量≤100mm，單點夯擊數≥8擊。

每遍點夯之后，用推土機將夯坑填平并測量場地高程。兩遍點夯之間，應有一定的時間間隔，間隔時間取決于土中超靜孔隙水壓力的消散時間。當缺少實測資料時，間隔時間不應少于2周。

第四遍滿夯，能級2000kN.m。夯印搭接1/4錘徑，每點5擊，逐行分兩遍完成，第一遍3擊，第二遍2擊。夯后應準確測量場地高程。強夯施工參數如下表所示。

為控制填料最大粒徑尺寸，減小大骨料的架空作用，保證夯擊能有效向深層傳導，施工時填料分層攤鋪時最小亞層厚度為0.4m。每層鋪填厚度達0.4m時用推土機趕平，并采用18t振動碾壓機械碾壓3遍，振動頻率不小于30HZ，激振力不小于260kN，振動碾壓行進速度不大于2km/h。

3.3 搭接夯

填方邊坡分層碾壓與強夯區交界處采用2000kN.m能級搭接強夯，以避免交接面形成軟弱區，提高填方區的穩定性。

搭接夯采用滿夯施工，能級2000kN.m，夯印搭接1/4錘徑，每點5擊，逐行分兩遍完成，第一遍3擊，第二遍2擊。搭接夯應在分層碾壓和強夯完成后一定時間間隔后進行。

3.4 排水措施

填土含水量對于填土強夯施工至關重要。為了確保場地填土不處于飽水狀態，以控制現場填土夯實效果，施工填土時需要采取措施使填土場地的地下水、地表水、填土孔隙水順暢排出。排水措施應根據強夯施工時的現場實際情況采用地面臨時排水溝道、排水盲溝網等。排水盲溝網可采用土工布包裹碎石，設置于填筑體底部。

3.5 強夯檢測

未經檢驗查明以及不符合質量要求的壓實填土，均不得作為建筑工程的地基持力層。因此，強夯填土必須進行檢測驗收。檢測程序宜分為分層檢測和總體檢測，檢測內容包括密實度檢測、承載能力檢測、抗剪強度檢測、變形性能以及物理性能檢測等。

結論：

強夯方案應當通過現場試驗確定其適用性和處理效果。根據初步確定的強夯參數，提出強夯試驗方案，進行現場試夯。強夯試驗一般不再進行不同夯距、不同夯點布置的比較，根據開挖過程中所遇到的不同土質情況，填料組成比例、夯擊次數、夯擊遍數、夯擊順序是強夯試驗的重點。