沉降控制復合樁在換流站施工中的應(yīng)用

摘要：文章以實際工程為例，對換流站中沉降控制復合樁的應(yīng)用進行探討。利用沉降復合樁對軟土地基處理，不僅可以承擔外荷載，并且可以降低沉降。施工時，需要根據(jù)允許的沉降量確定樁數(shù)量，平均樁基距離要保持5～6倍以上，工程施工后樁基沉降穩(wěn)定，取得了良好的施工效果。

關(guān)鍵詞：換流站施工；沉降控制；復合樁；軟土地基處理；外荷載 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU473 文章編號：1009-2374（2016）19-0060-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.19.028

1 工程概況

某換流站工程所處地區(qū)地形平坦，自然平面的高度為3.5m，使用復合樁基對閥廳、防火墻及換流變基礎(chǔ)控制。

1.1 填土

主要以素填土為主，局部位置存在磚塊、碎石和石渣，上面耕土的厚度可以達到0.5m深。灰黃色黏性土是素填土的主要成分，平均厚度在0.5m左右。

1.2 褐黃色粉質(zhì)黏土

該土質(zhì)具有較強的可塑性，含有豐富的錳鐵元素，下浮土層與底部之間呈現(xiàn)出漸變的狀態(tài)，受溝渠切割比較明顯，平均厚度在0.5m以上，地基的有效承載能力可以達到100kPa。

1.3 灰黃色粉質(zhì)黏土

該土質(zhì)具有可塑性，含有鐵錳質(zhì)斑點，該層土質(zhì)具有由上而下逐漸變軟的特點，受河塘切割比較明顯，厚度在3.5m內(nèi)，地基的有效承載能力可以達到100kPa。

1.4 灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土

該土質(zhì)具有軟塑性，土層中富含云母，土質(zhì)分配不均勻，此層中還分布著粉砂和一薄層粉質(zhì)黏土，厚度在10m以上，地基的有效承載能力可以達到70kPa。

1.5 暗綠色粉質(zhì)黏土

該土質(zhì)具有硬塑性，土層中含有豐富的腐殖質(zhì)、鐵錳元素和氧化鐵斑點，局部位置埋藏的比較深，厚度保持在4m以內(nèi)。

1.6 褐黃色粉質(zhì)黏土

該土質(zhì)具有硬塑性，土層中含有豐富的腐殖質(zhì)和氧化鐵條紋，局部位置夾雜著粉性土，厚度保持在5m以內(nèi)。

1.7 黃漸灰黃色砂質(zhì)粉土

該土質(zhì)具有中密性，土層中含有豐富的云母，局部位置夾雜著粉性土，厚度保持在6.5m左右。

1.8 灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土

該土質(zhì)具有軟塑性，土層中含有豐富的貝殼碎屑和云母，局部位置夾雜著一薄層的粉砂，厚度保持在8m左右。

1.9 灰色粉質(zhì)黏土

該土質(zhì)具有可塑性，土層中含有豐富的云母，土層中夾雜著粉土和粉砂，厚度比較深，沒有被鉆穿。

2 防火墻及換流變基礎(chǔ)

該換流站在進行設(shè)計的時候，小于5m的地方，相對沉降可以出現(xiàn)5mm的誤差；大于5m的地方，相對沉降要控制在0.1%以內(nèi)。這樣的要求是非常嚴苛的，一般情況下的天然基礎(chǔ)無法實現(xiàn)這樣的標準。防火墻使用墻下條形承臺梁，主控樓側(cè)閥廳山墻鋼構(gòu)結(jié)構(gòu)使用主控樓閥板基礎(chǔ)，韓流側(cè)的鋼柱承臺和防火墻承臺梁按照整體澆筑進行考慮，并且不布置施工縫，防火墻承臺和縱筋要按照施工圖的要求錨固到鋼承臺中。換流區(qū)域地基土層分布不均勻，粉質(zhì)黏土、粉土、碎石土為互層狀，壓縮模量低，并且③層卵石局部地段夾粉質(zhì)黏土透鏡提，層后分布均勻性差，數(shù)直方向底層變化比較大，所以兩極換流變壓器均使用樁基礎(chǔ)。

3 設(shè)計沉降控制復合樁基

沉降控制復合樁基是由承臺下面的樁和地基土一起承擔的外荷載，在對樁數(shù)的低承臺摩擦樁基進行確定的時候，主要是依據(jù)建筑物的容許沉降量標準來進行確定的。樁基的作用是不僅可以承擔部分外荷載，還可以有效降低和控制沉降，通常情況下，摩擦樁的樁端持力層比較軟弱。依據(jù)容許的沉降量來設(shè)計樁的數(shù)目，與常規(guī)樁進行比較，樁的數(shù)目較少，樁距就會相應(yīng)變大。對于軟土地基來說，一般會使用混凝土預(yù)制小樁，該樁身的截面邊長為25cm，長細比為8cm，樁距是樁徑的6倍左右。復合樁基分擔外荷載是由承臺下樁和地基土共同來承擔的，承臺底面上左右的荷載比各單樁極限承載力標準值之和大的時候，樁所承擔的荷載就是各單樁極限承載力標準值之和，其余的荷載由承臺下地基土承擔。依據(jù)Mindlin應(yīng)力公式的單向壓縮分層總和計算法來計算樁基最后的沉降量。沉降控制復合樁基的好處有四點：第一，樁控制基礎(chǔ)沉降的能力可以得到較好的發(fā)揮和利用；第二，依據(jù)單樁極限承載力的標準來設(shè)計樁，從而充分地發(fā)揮樁的承載能力；第三，樁的數(shù)目得到有效的控制，和常規(guī)的標準進行比較，樁的數(shù)目可以減少三分之一，使基礎(chǔ)的工程造價得到有效降低，樁的間距增加了，從而使擠土效應(yīng)得到了有效控制，對周圍環(huán)境的影響也降低了；第四，和粉噴樁或者是水泥土攪拌樁進行比較，控制沉降樁一般都是鋼筋混凝土樁，這就使質(zhì)量得到了較好的保障。

4 復合樁施工

4.1 放線定位

4.1.1 控制點布置與保護。對業(yè)主提供的施工測量控制方格網(wǎng)、控制點、高程基準點等關(guān)鍵部位根據(jù)工程測量技術(shù)規(guī)范進行復測，確保滿足精度要求后予以重點保護，并列詳細文字資料備案。施工過程中對業(yè)主提供的測量標志必須妥善保護。

4.1.2 樁位測放。樁位測放及標高測量儀器采用全站儀（DTM-352）、水準儀（S3）和塔尺。樁位測放前，應(yīng)根據(jù)施工圖和廠區(qū)坐標系計算出各控制點和樁位的坐標，經(jīng)復核無誤后，填寫《施工樁位坐標一覽表》，以備測放樁位時使用。向全站儀內(nèi)輸入坐標時應(yīng)兩人進行復核，防止出錯。樁位可根據(jù)施工進展用極坐標法分批測放。樁位采用Φ8鋼筋做標識，入土深度不少于30cm。

4.2 鉆孔施工

4.2.1 鉆機就位時，鉆桿應(yīng)保持垂直穩(wěn)固、位置準確，施工中應(yīng)隨時檢查調(diào)校。

4.2.2 鉆進過程中應(yīng)隨時檢查鉆頭保徑裝置、鉆頭直徑、鉆頭磨損情況，不能保證成孔質(zhì)量時應(yīng)及時更換。

4.2.3 按試成孔確定的參數(shù)進行施工，設(shè)專職記錄員記錄成孔過程的各項參數(shù)，記錄應(yīng)及時、準確、完整、真實。

4.2.4 鉆進過程中應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況控制進尺速度。

4.2.5 成孔采用跳打方式，鉆頭倒出的渣土距樁孔口最小距離應(yīng)不小于5m，成孔并澆筑完成后應(yīng)及時

平整。

4.2.6 鉆進過程中，隨時清理孔口積土，遇地下水、塌孔、縮孔等異常情況時，應(yīng)及時處理。

4.2.7 遇到基巖后請地質(zhì)工代確認是否已到樁基持力層位置，確認后繼續(xù)鉆進達到設(shè)計深度，及時清孔，并請監(jiān)工工程師確認終孔。

4.2.8 成孔達到設(shè)計深度后，孔口應(yīng)予保護，并應(yīng)做好記錄。

4.2.9 旋挖灌注樁成孔施工的允許偏差應(yīng)滿足《建筑地基與基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB 50202-2002）的相關(guān)規(guī)定，同時根據(jù)業(yè)主和總承包單位建筑工程質(zhì)量要求。

4.3 埋設(shè)護筒

護筒用8～10mm厚鋼板卷制而成，內(nèi)徑比樁徑大10～20cm，頂部焊接兩個吊環(huán)，供提拔護筒時使用。護筒埋設(shè)前先根據(jù)樁位引出四角控制樁，控制樁用Φ8鋼筋制作，垂直打入土中至少30cm。四角控制樁必須經(jīng)過現(xiàn)場技術(shù)人員復核無誤方可施工，以保證護筒埋設(shè)精度，地表回填有較大的粒徑的巖石時，鉆機在下鉆時很容易偏離，可以通過埋設(shè)好的四角樁來再次調(diào)整護筒，使護筒中心以滿足驗收規(guī)范的要求。

護筒埋設(shè)深度不小于60mm，護筒周圍要用搗實，避免漏漿。護筒埋設(shè)完畢后應(yīng)使護筒中心與樁位中心重合，護筒平面埋設(shè)偏差不宜大于20mm，豎向偏差不宜大于1%。護筒檢驗合格后才能使鉆機就位。

5 換流站中的應(yīng)用效果

就測斜的情況而言，圍護樁壩體下部位移要比頂部位移小得多，下部最大位移可以達到5cm左右，頂部最大位移值可以達到6cm以上，這完全符合剛性壩體的位移特點。剛性壩體是由雙排灌注樁加攪拌樁共同作用而形成的，支撐內(nèi)力和壩體位移成正比，符合內(nèi)力與鋼支撐壓縮變形成正比的特點。經(jīng)過測試分析以后，原設(shè)計的土壓力成三角形線性分布的情況與實際施工不相符，這也充分地表明實際土壓力呈現(xiàn)出非線性分布的趨勢。

依據(jù)工程的實際情況，換流站的土性質(zhì)較差，要想將該土層避開就要將基礎(chǔ)再次深挖1.8m，灰黃色粉質(zhì)黏土層是大板承臺下面地基的持力層。承臺基礎(chǔ)的厚度大，使得相應(yīng)的剛度就大，基礎(chǔ)傾斜也可以受到基礎(chǔ)剛度的制約。防火墻及換流變基礎(chǔ)主要分為兩大塊，在大板基礎(chǔ)的旁邊也有零散的母線套管支架基礎(chǔ)分布在四周?；炷令A(yù)制方樁是樁基的主要形式，暗綠色粉質(zhì)黏土層中包含樁基持力層，設(shè)計的單樁承載力為350kN，極限承載力可以達到580kN。GIS大板承臺的樁距在3m以內(nèi)，是樁徑8倍左右。由于受到樁土的作用，樁所承擔的荷載是總荷載的三分之二，其余荷載由承臺下的地基土來承擔。經(jīng)過大量的理論計算可以發(fā)現(xiàn)，大板承臺的中心沉降量的最大值為7mm，基礎(chǔ)上任意兩點間的沉降差都滿足設(shè)計的要求。

6 結(jié)語

綜上所述，在換流站施工過程中，使用復合樁進行加固施工具有施工速度快、施工精度高、施工合理等方面的優(yōu)點，可以改善樁間土的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，并使樁土之間形成一種較為理想的應(yīng)力關(guān)系，提高地基的承載力。本換流站施工過程中，首先對地質(zhì)情況進行了調(diào)查，分析了地質(zhì)環(huán)境的實際情況；然后采用復合樁對沉降進行控制。實踐證明，使用復合樁控制沉降的效果良好，保證設(shè)備基礎(chǔ)沉降差處于要求范圍中，提高了母線和套管連接的安全性。

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作者簡介：顏金波（1989-），男，云南保山人，云南省送變電工程公司助理工程師。

（責任編輯：蔣建華）