地基處理方案優(yōu)化

韓 淑 英

(太原明力達電力設(shè)計有限公司，山西 太原 030012)

地基處理方案優(yōu)化

韓 淑 英

(太原明力達電力設(shè)計有限公司，山西 太原 030012)

通過對大村110 kV變電站站址周邊區(qū)域地質(zhì)概況、環(huán)境情況以及液化土特征、危害的分析，比選了換填法、預(yù)制鋼筋混凝土樁法、碎石樁加密法等處理液化土的方法，最終經(jīng)過經(jīng)濟性比較選定了較優(yōu)方案。

地基，碎石樁，預(yù)制樁

0 引言

隨著地基處理設(shè)計水平的提高、施工工藝的改進和施工設(shè)備的更新，我國地基處理技術(shù)發(fā)展很快，對于各種不良地基，經(jīng)過地基處理后，一般均能滿足建設(shè)要求。由于地基處理的適用范圍進一步擴大，地基處理項目的增多，用于地基處理的費用在工程建設(shè)投資中所占的比重不斷增大。因而，地基處理的設(shè)計和施工必須認(rèn)真貫徹執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，做到安全適用、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、確保質(zhì)量、保護環(huán)境，除了應(yīng)滿足工程設(shè)計要求外，還應(yīng)該做到因地制宜、就地取材、保護環(huán)境和節(jié)約資源。

1 工程概況

1.1 站址位置

110 kV大村變電站工程，擬在太原市小店區(qū)汾河?xùn)|岸太茅路以西約160 m，正陽街與太茅西路處交叉口東北角興建，站址南北長39 m，東西寬26.5 m，高程約在773 m。

1.2 地基土分布及性質(zhì)

1.3 地下水條件

本次勘探站址場地揭露的地下水類型為第四系松散層孔隙潛水，地下水穩(wěn)定水位埋深為1.5 m左右，地下水由東向西徑流，年變幅約為1.0 m。

1.4 黃土濕陷性評價

本次勘測場地內(nèi)普遍存在②層黃土狀粉土層，厚約1.5 m～2.0 m，水位埋深1.5 m左右，為飽和黃土，根據(jù)GB 50025-2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范，可不考慮其濕陷性對地基的影響。

1.5 地基液化評價和場地土類型、場地類別及地震動參數(shù)

本場地地基土0.0 m～20.0 m范圍內(nèi)以雜填土、粉土及細砂為主，地下水位埋深1.5 m左右,本區(qū)地震烈度8度。根據(jù)GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范及此次標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、室內(nèi)顆分試驗結(jié)果：③層細砂地基土為液化土層。經(jīng)計算，在抗震設(shè)防烈度為8度時，該擬建場地屬液化場地，地基液化等級為嚴(yán)重，主要液化土層為第③層細砂。

2 液化特征及危害

地基土液化是指飽水的粉細砂或輕亞粘土在地震力的作用下瞬時失掉強度,由固態(tài)變成液態(tài)的力學(xué)過程。砂土液化主要是在靜力或動力作用下,砂土中孔隙水壓力上升,抗剪強度或剪切剛度降低并趨于消失所引起的。砂土液化(地基土液化)：飽和松散的砂土或粉土(不含黃土)，地震時易發(fā)生液化現(xiàn)象，使地基承載力喪失或減弱，甚至噴水冒砂，這種現(xiàn)象一般稱為砂土液化或地基土液化。

其產(chǎn)生的機理是：地震時，飽和砂土和粉土顆粒在強烈震動下發(fā)生相對位移，顆粒結(jié)構(gòu)趨于壓密，顆粒間孔隙水來不及排泄而受到擠壓，因而使孔隙水壓力急劇增加。當(dāng)孔隙水壓力上升到與土顆粒所受到的總的正壓應(yīng)力接近或相等時，土粒之間因摩擦產(chǎn)生的抗剪能力消失，土顆粒便形同“液體”一樣處于懸浮狀態(tài)，形成所謂液化現(xiàn)象。

3 基礎(chǔ)選型分析及地基處理

3.1 基礎(chǔ)選型

全站整體建(構(gòu))筑物，采用構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)工業(yè)化、施工機械化的裝配式設(shè)計方案，結(jié)合地質(zhì)情況和上部結(jié)構(gòu)形式，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土獨立柱基礎(chǔ)。

3.2 地基處理方案

可液化地基的處理，其出發(fā)點是改變它的內(nèi)在條件，增加土體密實度和改善排水條件。

常用的方法有以下幾種：

1)樁基或深基礎(chǔ)。

采用樁基礎(chǔ)時，樁端伸入液化濃度以下穩(wěn)定土層中的長度，應(yīng)按計算確定，且對碎石土、礫、粗、中砂、堅硬粘性土和密實粉土不應(yīng)少于0.5 m，對其他非巖石土不宜少于1.5 m。

2)振沖碎石樁。

砂土、粉土、粉質(zhì)粘土、素填土和雜填土等地基，對于處理不排水抗剪強度不小于20 kPa的粘性土和飽和黃土地基，應(yīng)在施工前通過現(xiàn)場試驗確定其適用性，樁長不宜小于4 m，可達20 m。通過置換或擠密使土體的空隙減少，強度增大，碎石樁與樁間土形成復(fù)合地基，從而提高地基的承載力，減少沉降量。

3)換填法。

用非液化土替換全部液化土層。液化地基土的處理范圍，在基礎(chǔ)外緣以外的處理寬度，應(yīng)超過基礎(chǔ)底面下處理深度的1/2且不小于基礎(chǔ)寬度的1/5。

3.3 地基處理方案技術(shù)比較

1)樁基或深基礎(chǔ)。

優(yōu)點：樁基在地震作用下的變形小、穩(wěn)定性好，是解決地震區(qū)軟弱地基和地震液化的地基抗震問題的一種有效措施。在唐山大地震中采用樁基的建筑一般受害輕微。

缺點：施工工藝復(fù)雜，施工過程容易受地層變化復(fù)雜的影響，出現(xiàn)斷樁。樁數(shù)量多時受施工機械影響。

2)振沖碎石樁。

優(yōu)點：擠密效果非常好；無土體流失，砂石用量少。

缺點：對附近建、構(gòu)筑物有一定的震動感和擠壓影響，建筑密集區(qū)不適合使用。

3)換填法。

優(yōu)點：承載力高，剛度大，變形小。

缺點：不適用于深厚軟弱地基。

3.4 地基處理方案選擇

GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范4.3.7全部消除地基液化沉陷的措施，應(yīng)符合下列要求：

1)采用樁基時，樁端伸入液化深度以下穩(wěn)定土層中的長度(不包括樁尖部分)應(yīng)按計算確定，且對碎石土、礫、粗、中砂，堅硬粘性土和密實粉土尚不應(yīng)小于0.8 m，對其他非巖石土尚不宜小于1.5 m。

2)采用深基礎(chǔ)時，基礎(chǔ)地面應(yīng)埋入液化深度以下的穩(wěn)定土層中，其深度不應(yīng)小于0.5 m。

3)采用加密法(如振沖、振動加密、擠密碎石樁、強夯等)加固時，應(yīng)處理至液化深度下界；振沖或擠密碎石樁加固后，樁間土的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)不宜小于12擊。

4)用非液化土替換全部液化土層，或增加上覆非液化土層的厚度。

5)采用加密法或換土法處理時，在基礎(chǔ)邊緣以外的處理寬度，應(yīng)超過基礎(chǔ)底面下處理深度的1/2且不小于基礎(chǔ)寬度的1/5。

3.4.1 換填法

結(jié)合110 kV變電站的地質(zhì)情況，液化土層埋深為11 m，地下水位為地面下1.5 m～12 m，如果采用換填法時開挖深度太大，產(chǎn)生的費用較高，不適合本工程實際。

3.4.2 擠密碎石樁

由于110 kV大村變電站位于莊稼地，150 m范圍內(nèi)沒有建筑物，所以具備施工條件。

根據(jù)GB 50011-2010建筑抗震設(shè)計規(guī)范4.3.7要求，結(jié)合地質(zhì)勘察報告，碎石樁布置圖如圖1所示。樁距1 000 mm，樁徑400 mm，樁長9 m。共需布樁1 876根。碎石樁上鋪設(shè)300 mm褥墊層。

設(shè)計條件：第③層細砂承載力特征值fak=130 kPa。

樁土應(yīng)力比：取n=2，m=d2/de2=0.42/1.05×1=0.15。

復(fù)合地基承載力特征值:

fsak=[1+m×(n-1)]×fsk=[1+0.15×(2-1)]×130=150 kPa。

3.4.3 預(yù)制鋼筋混凝土樁

本方案擬采用0.4 m×0.4 m鋼筋混凝土預(yù)制樁，樁長9 m。預(yù)制樁鋼筋伸入獨立柱基礎(chǔ)100 mm。

JGJ 94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范5.3.5規(guī)定：單樁極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值計算如下：

Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp=
0.4×4(25×8+50×1)+2 200×0.4×0.4=752 kPa。

其中，qsik為樁側(cè)第i層土的極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值；qpk為極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值。

單樁豎向承載力特征值：

Qu=752/2=376 kPa。

預(yù)制鋼筋混凝土樁布置圖見圖2。

3.5 地基基礎(chǔ)荷載分析

地基基礎(chǔ)荷載分析見表1。

表1 地基基礎(chǔ)荷載分析表 kN

3.6 地基處理方案經(jīng)濟比較

1009-6825(2014)33-0047-03

2014-09-11

韓淑英(1972- )，女，工程師

TU472

：A