水泥土攪拌樁在蕪湖某220kV變電站地基處理中的應(yīng)用研究

王良會(huì) （中國能源建設(shè)集團(tuán)安徽省電力設(shè)計(jì)院有限公司，安徽 合肥 230601）

1 工程概況

蕪湖某220kV變電站工程位于蕪湖市無為縣日新村鄉(xiāng)村道路南側(cè)，交通條件一般。

變電站站址區(qū)主要分布的地層為第四系全新統(tǒng)沖積而成的粘性土、粉土、砂土以及第四系全新統(tǒng)沖淤積而成的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。土層自上而下分述如下。

①層粉質(zhì)粘土（Q4al）：灰褐、灰黃色，軟塑，濕。該層局部分布有少量生物貝殼碎屑。該層頂部0.3m～0.5m為耕植土，結(jié)構(gòu)松散，含有植物根系。

②層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（Q4al+l）：灰褐、灰黑色，土層顏色由上至下逐漸加深；流塑，飽和；等級輕，含有較多粉粒，局部變相為淤泥質(zhì)粉土。該層局部夾有薄層粉土或粉砂層，站址由北向南，粉土夾層逐漸增多。

③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土（Q4al+l）：灰黑、淺灰、灰黃色，土層顏色由上至下逐漸變淺；流塑～軟塑狀；飽和，等級輕～中，含有較多粉粒，局部變相為淤泥質(zhì)粉土。該層局部夾有薄層粉土或粉砂層；從豎向分布上看，粉土夾層上多下少，從平面分布上看，站址由北向南，粉土夾層逐漸增多。該層底部主要為灰黃色等級輕粘性土，與等級重粉土層分界不明顯。

④層粉土夾粉質(zhì)粘土（Q4al）：灰黃、淺灰色，濕。粉土呈稍密狀，等級中～重，粉質(zhì)粘土多呈軟塑狀，等級輕～中。

各土層主要物理力學(xué)指標(biāo)見表1，水泥土攪拌樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù)推薦值見表2。

根據(jù)勘測資料，站址場地上部廣泛分布有軟塑粉質(zhì)粘土及深厚軟塑～流塑的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土等軟弱土層，不滿足上部結(jié)構(gòu)對地基土強(qiáng)度和變形的要求，需進(jìn)行地基處理。綜合場地地質(zhì)條件及建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，地基處理方案采用水泥土攪拌樁（干法）。為研究水泥土攪拌樁（干法）在本工程場地軟土地基處理中的適用性，進(jìn)行復(fù)合地基試驗(yàn)工作。

各土層的主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)推薦值 表1

復(fù)合地基設(shè)計(jì)參數(shù)估算表 表2

2 復(fù)合地基試驗(yàn)設(shè)計(jì)

水泥土攪拌樁采用干法施工，固化劑采用強(qiáng)度等級42.5MPa普通硅酸鹽水泥，摻入比為15%。有效樁長7.5m，樁徑500mm，等腰三角形布置，樁間距為1100mm和1141mm。加固土層主要為①層軟塑粉質(zhì)粘土、②層流塑狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土和③層流塑～軟塑狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土。水泥土攪拌樁采用一攪一噴+樁頂復(fù)攪，復(fù)攪范圍為停灰面以下4m。

試驗(yàn)區(qū)樁位平面布置見下圖。水泥土攪拌樁承載力預(yù)估值見表3。

3 水泥土攪拌樁施工

水泥土攪拌樁（試樁）施工歷時(shí)2天完成，共完成水泥土攪拌樁（干法，即粉噴樁）23根，施工機(jī)具型號為PH-5A型。

水泥土攪拌樁采用一攪一噴+樁頂復(fù)攪的施工工藝。由于場地上部回填土的含水量較低，在進(jìn)行水泥土攪拌樁施工時(shí)，對于上部回填土采取了加水措施。根據(jù)施工原始記錄統(tǒng)計(jì)，單根水泥土攪拌樁(干法)的成樁作業(yè)時(shí)間為16min～18min，樁頭外觀質(zhì)量較好。

試樁區(qū)平面布置圖

4 水泥土攪拌樁復(fù)合地基承載力檢測及效果

根據(jù)復(fù)合地基試驗(yàn)大綱要求，共進(jìn)行4根單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)和4根單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)。

對單樁載荷試驗(yàn)成果進(jìn)行整理，分別繪制QS、Slgt及SlgQ曲線，各試驗(yàn)點(diǎn)的QS曲線均為緩變型，且最大位移量均小于40mm，單樁極限承載力取為最大加載量，試驗(yàn)成果整理匯總見表4。

單樁復(fù)合地基載荷試驗(yàn)采用方形承壓板，承壓板邊長為1.1m，復(fù)合地基承載力特征值按照相對變形值確定，取為承壓板邊長的0.008倍（s/d=0.008）即8.8mm作為復(fù)合地基承載力特征值，當(dāng)按相對變形值確定的復(fù)合地基承載力特征值超過復(fù)合地基承載力極限值或最大加載量的1/2時(shí)，復(fù)合地基承載力特征值取為復(fù)合地基承載力極限值或最大加載量的1/2。

水泥土攪拌樁承載力預(yù)估值 表3

單樁載荷試驗(yàn)成果一覽表 表4

各試驗(yàn)點(diǎn)p-s曲線均為緩變型曲線，復(fù)合地基極限承載力按相對變形值s/d=0.05即沉降量為55mm確定，同時(shí)復(fù)合地基極限承載力不超過最大加載量。復(fù)合地基試驗(yàn)成果如表5所示。復(fù)合地基靜載試驗(yàn)成果匯總?cè)绫?。

5 結(jié)論與建議

①水泥土攪拌樁(干法)施工采用固化劑為42.5MPa普通硅酸鹽水泥，摻入比為15%，攪拌樁樁徑500mm，等腰三角形布置，樁間距為1100mm和1141mm，設(shè)計(jì)樁長為7.5m。共進(jìn)行4根單樁靜載荷試驗(yàn)和4個(gè)單樁復(fù)合地基靜載荷試驗(yàn)。

②水泥土攪拌樁試驗(yàn)主要成果如表7。

③水泥土攪拌樁設(shè)計(jì)

通過分析本次復(fù)合地基試驗(yàn)結(jié)果，水泥土攪拌樁（干法）施工工藝用于本場地是適合的，在后期工程樁設(shè)計(jì)時(shí)，水泥土攪拌樁宜采用干法，水泥摻入比宜采用15%。樁土面積置換率不應(yīng)低于18.4%，為使水泥土攪拌樁與地基土組成復(fù)合地基共同發(fā)揮承載作用，并防止不均勻沉降，樁頂應(yīng)設(shè)置褥墊層，褥墊層厚度宜大于20cm，可采用中粗砂、礫砂、碎石、卵石等散體材料，當(dāng)采用碎石、卵石時(shí)宜摻入20%30%的砂。

④水泥土攪拌樁施工

復(fù)合地基的加固效果與施工質(zhì)量密切相關(guān)，應(yīng)加強(qiáng)施工質(zhì)量的控制和管理。從試驗(yàn)結(jié)果來看，水泥土攪拌樁施工宜采用一攪一噴+樁頂復(fù)攪的工藝，復(fù)攪范圍不少于2m，為保證水泥與土充分?jǐn)嚢瑁瑧?yīng)控制提升速度和攪拌頭攪拌速度，保證攪拌頭攪拌一周時(shí)提升高度不超過16mm。另外，由于場地上部回填土的含水量較低，水泥無法完成水化反應(yīng)，當(dāng)攪拌樁在回填土中施工時(shí)，應(yīng)采取加水措施。

考慮到樁頭施工時(shí)往往由于上覆壓力不足造成施工質(zhì)量難以控制，建議工程樁施工時(shí)樁頂在施工地面以下0.5m，同時(shí)在基礎(chǔ)施工時(shí)上部0.5m樁頭應(yīng)予開挖破除。

復(fù)合地基靜載試驗(yàn)成果一覽表 表5

復(fù)合地基靜載試驗(yàn)成果匯總表 表6

復(fù)合地基靜載試驗(yàn)成果匯總表 表7

⑤工程樁檢測

水泥土攪拌樁施工質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到地基加固效果，對于施工應(yīng)進(jìn)行全過程監(jiān)理，為確保工程樁的施工質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2012)、《電力工程地基處理技術(shù)規(guī)程》(DL/T 5024-2005)進(jìn)行檢測。