500 kV變電站地基處理的研究

謝澤波

（廣東省輸變電工程公司，廣東 廣州 510160）

1 概 述

最近建設(shè)的500 kV肇慶到博羅的送電線路工程是貫徹國家的“西部開發(fā)”以及“西電東送”戰(zhàn)略決策的有利標(biāo)志，這個核電站的建成有利于發(fā)揮資源優(yōu)勢，能優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)以及將電能的效果利用得到提高，將跨區(qū)送電的工程項目得以實現(xiàn)。但是在建設(shè)變電站的過程中需要考慮地基的穩(wěn)定性，那樣才能夠保證工程的順利實施。本次線路的地層主要包括粉土、中砂、粗砂、卵石、殘積土、強風(fēng)化粉砂巖、中風(fēng)化粉砂巖、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土。了解施工地段的土層、沉降的原因以及處理方法是建筑變電站的關(guān)鍵因素。

2 地基處理的必要性

經(jīng)過研究表明此地段的天然含水率很高，壓縮模量低于國家最低要求，地基的承載力僅為建筑要求的三分之一，因此如果不在原有地基的基礎(chǔ)上進行加固處理，那么在一系列負(fù)荷的作用下，地基將會發(fā)生很大的變化。本工程的填土層以下為粉質(zhì)粘土而且滲透系數(shù)相對來說較小，在不同的負(fù)荷以及地面差異將會有不均勻的下沉，直接導(dǎo)致大范圍的不規(guī)則地基沉陷的變形，影響施工工程的質(zhì)量以及威脅工程的安全，因此為了能保證變電站的安全運行，對變電站的地基進行加固勢在必行。

3 地基處理方法的選擇

在變電站的建設(shè)過程中，對不同的地基段采用不同的處理方法，會造成不同的地基處理結(jié)果。所以，在建設(shè)變電站的過程中合適的地基處理方法選擇必須根據(jù)地基不同部分的不同需要來展開。否則不能夠滿足變電站的地基施工要求而且會造成資源浪費等。針對以上原因，本著“安全、經(jīng)濟、簡便、省時”的原則來分析適用于本站的地基處理方法，將技術(shù)成熟以及有著成功經(jīng)驗的工程方法綜合對比，期望可以確定出合適的地基處理方法。

3.1 灰土擠密法

灰土擠密法是首先成孔到設(shè)計的深度，然后將灰土夯填到樁孔中，產(chǎn)生由擠密土以及樁體組成的人工性復(fù)合質(zhì)量的地基，從而可以將濕陷性全部或者部分消除，以此提高地基的承載能力，這種方法適用于雜填土等，經(jīng)過處理的地基變形會減小，將會提高一倍以上的抗負(fù)荷能力。但是，在建筑施工中灰土擠密法的施工過程存在不直觀的質(zhì)量控制，在施工中也可能造成相鄰孔之間的坍塌，會造成施工的不便，所以這種方法在此工程中不考慮采用。

3.2 強夯法

強夯法是對地基土進行夯擊，在夯實的過程中由于夯擊會由于沖擊能而產(chǎn)生沖擊波和動應(yīng)力將地基土進行動力固結(jié)而結(jié)實，這種方法能夠消除由于地基土的含水率高的問題而造成的濕陷性，節(jié)省能源，施工速度快，但是施工過程噪聲和振動性大，對周圍的地基以及建筑物可能會造成影響，橡皮土也經(jīng)常在強夯法的過程中產(chǎn)生，鑒于此工程的地段性能，強夯法不采用考慮。

3.3 樁基礎(chǔ)

樁基礎(chǔ)包括承臺以及樁群，承臺連接樁群將上部結(jié)構(gòu)的負(fù)荷進行轉(zhuǎn)移到地基中，在此方法中考慮采用鉆孔灌注樁，根據(jù)特定的需要進行鋼筋的配置。這種方法施工簡單、取材方便、不易產(chǎn)生斷樁等質(zhì)量問題，而且在施工過程中不會產(chǎn)生噪聲等污染環(huán)境的問題，能保證施工的文明性。本工程中樁基礎(chǔ)的施工工藝流程圖如圖1所示。

圖1 樁基礎(chǔ)的施工工藝流程圖

在樁基礎(chǔ)的地基處理過程中，斷樁現(xiàn)象是比較常見的一種行為，主要是因為混凝土的坍落度太小或者骨料粒徑太大；導(dǎo)管堵塞形成樁身混凝土的中斷；提升時鋼筋籠遭到撞擊導(dǎo)致混凝土中摻入整塊土壤，形成混凝土樁身的隔層，這些都是產(chǎn)生斷樁的原因。在防止斷樁的研究中應(yīng)該將澆筑混凝土與拔管同時進行，測定出混凝土的頂面高度，確?；炷聊軌?qū)?dǎo)管進行完全掩埋；在斷樁部位增加鋼筋籠，其埋入新的鉆孔中，然后繼續(xù)澆筑混凝土；在施工之前與工程師以及現(xiàn)場設(shè)計代表要仔細研究后再實施，防止斷樁這種重大質(zhì)量事故問題的產(chǎn)生。

變電站的建筑要求是安全等級高、對地基的不均勻變形有著很高的敏感性。在變電站的配置區(qū)構(gòu)基礎(chǔ)支架很多，有著密集的分布性，對復(fù)合地基的均勻等特點要求比較高。夯樁直徑通常為0.5 m左右，在本項目工程中考慮0.55 m直徑的夯擴樁，采用滿堂處理的方式來進行加固地基，方位布置采用正方形的構(gòu)造，樁與樁的間距為1.3 m，樁體的選料采用天然級的礪石。經(jīng)過估算，天然級礫石擠密樁的置換率為0.15，經(jīng)過地基處理后的復(fù)合地基承載力將提高1.33倍左右。通過現(xiàn)場的調(diào)試后確定這種方案能夠消除地基土的液化性以及能有效地提高地基的承載能力，將取得的參數(shù)作為參考依據(jù)來進行地基的施工圖。

4 施工工藝及質(zhì)控參數(shù)

施工工藝及質(zhì)控參數(shù)如表1所示。

表1 施工工藝及質(zhì)控參數(shù)

4.1 施工材料

夯擴打樁機的選擇是重錘沖擊的打樁機，樁體的材料采用的是天然級砂礫石，打樁工序采用和普通打樁一樣的步驟方式來完成整個場地的施工，經(jīng)過14天后進行效果的監(jiān)測，測定監(jiān)測結(jié)果是否復(fù)合國家標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 質(zhì)量控制參數(shù)

將樁體按照設(shè)計圖的標(biāo)準(zhǔn)進行安裝，樁體的安裝偏差不能大于5 cm，重錘的垂直偏差不能大于1%；在樁體的夯實過程中，一次的夯實樁體采用最后一擊的貫入度相等標(biāo)準(zhǔn)控制密實度；在施工質(zhì)量的自檢過程中，可以檢測總樁指數(shù)的2%，采用標(biāo)準(zhǔn)貫入實驗進行檢測。如果達不到處理效果，那么需要將施工單位與設(shè)計師、建設(shè)單位共同研究處理。

本工程采用正方形的鐵塔根，對分坑的樁位附近不能影響施工作業(yè)也應(yīng)該便于保護的測量輔助樁，四個樁一般是比較常見的數(shù)量，基準(zhǔn)的選取必須選擇無誤，并且應(yīng)該以草圖輔助研究，在草圖上明確樁的方向以及高程等。本工程中單腿四樁的基礎(chǔ)分坑以及單腿九樁基礎(chǔ)的分坑是比較常見的方式和方法，草圖如圖2。

圖2 基礎(chǔ)分坑圖

在建筑施工的過程中立柱承臺的施工如無其他缺陷可將樁頂疏松砼鑿去，隨后是打墊層、鋼筋的綁扎以及進行模板制作和地腳螺栓安裝來進行承臺的施工建設(shè)為以后的承臺澆筑做好準(zhǔn)備。在承臺的澆筑過程中需要采用機械攪拌，每個腿的承臺、立柱需要一次連續(xù)澆筑完，中間斷續(xù)過程不能超過90 min；將機械攪動棒插入澆筑層防止出現(xiàn)麻面現(xiàn)象影響外觀；每個承臺澆筑完經(jīng)過48 h后才可以拆模，過程中需要防止碰上棱角，保證承臺的美觀；及時排除基礎(chǔ)坑內(nèi)的積水。基礎(chǔ)開挖前需要檢查各樁的無誤，不能碰動或者掩埋；坑壁需要適當(dāng)?shù)钠露热绫?所示。

表2 坑壁的坡度

基坑成型后應(yīng)及時鋪設(shè)墊層，混凝土的標(biāo)號為C10，要求不能產(chǎn)生滑坡，影響下方民房，不會造成塔位的不穩(wěn)定性或者對塔位造成威脅。

5 復(fù)合地基的檢測

復(fù)合地基的檢測需要嚴(yán)格遵守有關(guān)的章程和規(guī)定，液化的消除情況以及復(fù)合地基承載力和壓縮值是檢測結(jié)果中必須包含的內(nèi)容，檢測結(jié)果將作為變電站構(gòu)建筑物基礎(chǔ)的設(shè)計依據(jù)。

5.1 檢測樁體以及樁間土

在夯擴樁施工結(jié)束14天以后，選取有代表性的區(qū)域進行樁體的選擇，通過采用國家標(biāo)準(zhǔn)測定方法對區(qū)域地基土液化以及樁身的質(zhì)量進行檢測。對處理完以后的地基進行竣工性的驗收時，承載力的檢測應(yīng)該符合地基靜載荷試驗，復(fù)合地基的變形模量應(yīng)該大于8 MPa，地基承載力不能小于150 kPa。

5.2 基坑檢驗

在檢測樁體的過程中也必須對基坑進行研究，樁位、樁數(shù)以及樁頂密實度和槽底土質(zhì)的情況是基坑檢測的主要方面，如果有漏樁或者樁位的偏差過大等一系列的樁體問題就需要采取一定的補救措施，完成地基土的固定，保證地基能夠堅實有效的承載變電站的負(fù)荷。

6 結(jié) 語

本工程中采用的打樁機在場地土條件下對地基土產(chǎn)生的作用力以沖剪為主，對四周的擴張力卻影響較小，由于向四周排土，因此可以起到很好的擠密作用，可以很好消除土層的液化。處理液化地基土的核心思想就是要保證土體的置換率以及結(jié)晶度，這樣才可以保證豎向排水通道的通暢。目前，這樣的處理方式已經(jīng)得到了國家以及建筑施工單位的肯定，也被一些行業(yè)關(guān)注變電站施工地基土改良的專家認(rèn)同。

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