強(qiáng)夯法在變電站地基處理中的有效應(yīng)用實(shí)踐

賴(lài)長(zhǎng)春

（四川電力送變電建設(shè)公司，四川 成都 610000）

一、項(xiàng)目概述

本工程為溪洛渡～浙西±800kV特高壓直流輸電工程雙龍換流站工程,站區(qū)總面積達(dá)140685m2。其中，對(duì)站區(qū)的地基強(qiáng)夯處理，包括鋪夯填材料、夯填材料運(yùn)輸、點(diǎn)夯、滿(mǎn)夯、強(qiáng)夯后回填補(bǔ)土碾壓至設(shè)計(jì)高程，試驗(yàn)性強(qiáng)夯施工、強(qiáng)夯檢測(cè)。根據(jù)對(duì)該地的巖土勘察報(bào)告顯示，該地地層為粉質(zhì)粘土、含碎石粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化泥巖、中風(fēng)化泥巖。地下水位埋深0.5～6.8m，水量一般。

二、設(shè)計(jì)處理及施工要點(diǎn)

依據(jù)建筑地基處理技術(shù)規(guī)范 JGJ 79-2002和《強(qiáng)夯地基處理技術(shù)規(guī)范》SECS279：2010 相關(guān)辦法，結(jié)合該變電站的實(shí)際情況，該站區(qū)占地較廣闊且周邊地區(qū)沒(méi)有任何建筑設(shè)施，挖填落差達(dá)54米，場(chǎng)地土質(zhì)適宜強(qiáng)夯，依據(jù)可靠的技術(shù)，并對(duì)施工難度以及成本開(kāi)支分析，設(shè)計(jì)采用強(qiáng)夯法。更大層次的減少工程的開(kāi)挖量及工程的建設(shè)造價(jià)。

（一）設(shè)計(jì)強(qiáng)夯方案

對(duì)該變電場(chǎng)進(jìn)行AB分區(qū)，其中A區(qū)面積為118850m2，包括配電綜合樓、主變等；B區(qū)面積為21835m2，包括加筋土擋墻后30米范圍。強(qiáng)夯施工過(guò)后的地基應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足：A區(qū)地基承載力特征值fak≥150kPa，變形模量E0≥12MPa；B區(qū)地基承載力特征值應(yīng)當(dāng)≥200kPa；壓縮模量E0≥10MPa。

根據(jù)強(qiáng)夯加固深度計(jì)算公式：Z=KWH/anγS，式中：

Z－加固深度（m）；K－能量利用系數(shù)（K≈0.3）；W－錘重（kN）；H－落距（m）；S－錘底面積（m2）；a－夯坑深度（m）；n－應(yīng)力傳遞系數(shù)（n=015）；γ－地基土重度（kN/m3）。

由上式關(guān)系，設(shè)定如下方案，A區(qū)采用5000kN·m夯擊能的地基處理方案，采用重30噸的夯錘，其夯錘底直徑為2.52m；B區(qū)則采用了1000kN·m夯擊能的地基處理方案，采用重15噸的夯錘，其夯錘底直接為2.52m。站點(diǎn)AB區(qū)夯距均為8m，詳細(xì)強(qiáng)夯施工參數(shù)如下：

（二）施工工藝及要點(diǎn)

1 地基偏差處理

為了避免施工過(guò)程中，地基的情況可能出現(xiàn)偏差，保證整個(gè)變電站場(chǎng)地的均勻。我們應(yīng)當(dāng)時(shí)刻注意夯后的自我檢查，看是否能滿(mǎn)足當(dāng)初設(shè)計(jì)要求，滿(mǎn)足則進(jìn)行下一步施工，反之則應(yīng)進(jìn)行合理的補(bǔ)夯或者換填，從而使整個(gè)場(chǎng)地整平并竣工驗(yàn)收。

表1 A區(qū)參數(shù)表

表2 B區(qū)參數(shù)表

2 起重及平倉(cāng)設(shè)備

運(yùn)用強(qiáng)夯法進(jìn)行施工，需要用到起重設(shè)備、平倉(cāng)設(shè)備以及水準(zhǔn)儀等設(shè)備。在本次施工中，采用5臺(tái)30t強(qiáng)夯機(jī)；1臺(tái)D60P型推土機(jī)；2臺(tái)PC30挖掘機(jī)；1臺(tái)20t壓路機(jī)；1臺(tái)CTS-3002N全站儀；2臺(tái)索佳水準(zhǔn)儀以及4個(gè)直徑為2.52m的15～40t的鋼錘，整個(gè)過(guò)程中水準(zhǔn)儀主要檢查夯擊成效和沉降量。

3 施工要點(diǎn)及質(zhì)控方案

強(qiáng)夯施工

（1）工前準(zhǔn)備

①測(cè)量放樣：以業(yè)主提供的測(cè)量控制點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，在不受強(qiáng)夯施工影響位置設(shè)置施工用臨時(shí)測(cè)量控制點(diǎn)，并進(jìn)行保護(hù)，并根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑淖鴺?biāo)數(shù)據(jù)和夯點(diǎn)布置方式，采用全站儀測(cè)放強(qiáng)夯區(qū)的中心軸線(xiàn)和邊線(xiàn)，布設(shè)夯點(diǎn)，并核對(duì)夯點(diǎn)的準(zhǔn)確性。

②準(zhǔn)備施工機(jī)具及輔助設(shè)備進(jìn)場(chǎng)。

③強(qiáng)夯作業(yè)區(qū)設(shè)立警告標(biāo)志，嚴(yán)禁無(wú)關(guān)人員進(jìn)入施工區(qū)，保證作業(yè)安全。

（2）施工工藝

①施工機(jī)具選用履帶式30t型起重機(jī)作為點(diǎn)夯設(shè)備，每臺(tái)夯機(jī)配自動(dòng)脫鉤裝置。點(diǎn)夯夯錘采用鋼鑄，錘重為15～40噸，錘底直徑為＞2.52m。

②點(diǎn)夯夯點(diǎn)布設(shè)：按設(shè)計(jì)要求的正方形網(wǎng)格布設(shè)點(diǎn)位，并進(jìn)行夯位復(fù)核，夯位偏差不應(yīng)超過(guò)15cm，夯點(diǎn)位中心，用紅色小砂袋作為夯點(diǎn)醒目標(biāo)記，點(diǎn)夯參照施工圖。

首先，夯點(diǎn)順序：點(diǎn)夯時(shí)從路中心軸線(xiàn)起，分別向兩側(cè)的夯點(diǎn)夯擊，同時(shí)為減少在強(qiáng)夯施工過(guò)程中，地面出現(xiàn)過(guò)大的隆起時(shí)，同一排的夯點(diǎn)采用間隔跳打法。

其次，分陣夯擊：對(duì)夯點(diǎn)進(jìn)行了若干擊數(shù)的夯擊后，夯坑深度約等于錘高時(shí)，作為一陣，暫停夯擊。每擊夯能控制在2500KN.m。夯擊過(guò)程中要檢查夯擊的準(zhǔn)確性。

再者，夯沉量測(cè)量：每陣夯擊前測(cè)量錘頂標(biāo)高，每擊夯完后，要用水準(zhǔn)儀測(cè)量錘頂標(biāo)高，不得以目測(cè)代替，點(diǎn)夯結(jié)束后，計(jì)算總的夯沉量。

最后，收錘：每個(gè)夯點(diǎn)一次夯完，按設(shè)計(jì)及試夯時(shí)確定的收錘標(biāo)準(zhǔn)收錘。詳細(xì)記錄每一夯點(diǎn)夯擊過(guò)程的全部資料。

強(qiáng)夯施工流程圖如圖1所示：

③滿(mǎn)夯：點(diǎn)夯施工完成后，推平強(qiáng)夯后凹凸不平部分，測(cè)量場(chǎng)地標(biāo)高，再進(jìn)行滿(mǎn)夯。滿(mǎn)夯夯錘搭接0.25D（D為錘徑），夯擊能量必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，擊數(shù)不能少于4擊。

④強(qiáng)夯工序質(zhì)量檢驗(yàn)及施工監(jiān)測(cè)：滿(mǎn)夯結(jié)束后，按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的頻數(shù)和方法對(duì)強(qiáng)夯地基進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)不合格的部分，按設(shè)計(jì)及規(guī)范規(guī)定進(jìn)行補(bǔ)夯等技術(shù)處理，直至合格為止。

（3）質(zhì)保措施

為了保證施工質(zhì)量，我們嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求組織進(jìn)行試夯，并配備先進(jìn)的強(qiáng)夯施工設(shè)備和具有豐富強(qiáng)夯施工經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員，嚴(yán)格按規(guī)定的夯擊能、擊數(shù)、夯沉量控制每個(gè)夯點(diǎn)、每遍、每陣的夯擊，并作詳細(xì)的施工記錄，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題及時(shí)予以補(bǔ)救。同時(shí)盡量避免在雨天施工，在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有異常情況，及時(shí)向業(yè)主或監(jiān)理工程師報(bào)告，并組織有關(guān)人員分析原因，確定處理措施后，再行施工。

三、強(qiáng)夯法效果

（一）工程成效

強(qiáng)夯法處理，它避免了傳統(tǒng)的震動(dòng)碾壓設(shè)備填土厚度低，難以壓實(shí)的弊端。地基土的強(qiáng)度也會(huì)隨時(shí)間變化而不斷提升。

依據(jù)取樣試驗(yàn)報(bào)告結(jié)果，進(jìn)而綜合分析評(píng)判，本次采用強(qiáng)夯法的各大區(qū)有效深度加固統(tǒng)計(jì)。強(qiáng)夯A區(qū)有效的加固深度為8米；強(qiáng)夯B區(qū)有效的加固深度為4.3米。值得一提的是，本次強(qiáng)夯的有效加固深度都是從起夯面作為基點(diǎn)開(kāi)始算起。

從處理過(guò)后的土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)與未處理前做出相應(yīng)比較，得出結(jié)論：該站點(diǎn)地區(qū)的各土層由于此次地基的處理，其根本的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)都得到了質(zhì)的改變，已轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪嚎s性土。

使用強(qiáng)夯法得到改變的A區(qū)和B區(qū)，其地基的承載力特征值分別為197kPa、235kPa。

（二）經(jīng)濟(jì)效益

強(qiáng)夯法與傳統(tǒng)鉆孔灌注法相比，強(qiáng)夯法處理更經(jīng)濟(jì)。傳統(tǒng)方案其實(shí)力處理面積較大，注樁較多，且注樁成本較高，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)夯法處理單位施工面積較傳統(tǒng)辦法而已，節(jié)省了一大半的成本；某些特殊地質(zhì)，出現(xiàn)坑洞等，傳統(tǒng)方法填坑則需大量注樁，進(jìn)而需要大量粘土，而粘土價(jià)格為29元/m3，采用強(qiáng)夯法則可大量節(jié)省粘土的使用；從工期上講，傳統(tǒng)的樁基施工預(yù)計(jì)需要20臺(tái)施工設(shè)備耗時(shí)50天，而強(qiáng)夯法施工僅需約10臺(tái)設(shè)備歷時(shí)不到一個(gè)月，強(qiáng)夯法較傳統(tǒng)方案大大縮短了工期，節(jié)省了成本開(kāi)支，進(jìn)而獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)語(yǔ)

采用強(qiáng)夯法對(duì)軟土地基及回填土進(jìn)行科學(xué)的處理，不僅能夠節(jié)約一部分材料費(fèi)、人工費(fèi)、施工費(fèi)，而且施工的質(zhì)量高、經(jīng)濟(jì)效益好、工期短。根據(jù)該變電站竣工后的情況表明，竣工幾年內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)裂縫及其其他隱患，觀(guān)測(cè)其沉降也非常符合要求。因此，強(qiáng)夯法可運(yùn)用到變電站地基處理中，并且值得大力發(fā)展并推廣。

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