擬建220 kV變電站場地強(qiáng)夯地基處理方案設(shè)計(jì)

王 楠

(河海大學(xué)文天學(xué)院)

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擬建220 kV變電站場地強(qiáng)夯地基處理方案設(shè)計(jì)

王 楠

(河海大學(xué)文天學(xué)院)

對于位于山前沖洪積傾斜和坡洪積傾斜平原地帶，往往由于地勢原因，擬建設(shè)場地的地層厚度不一致，給大面積強(qiáng)夯地基處理帶來一定的困難。為此，以河北省赤城縣擬建的某220 kV變電站場區(qū)為例，針對建設(shè)區(qū)內(nèi)地勢特征，結(jié)合地層厚度分布特性，有針對性地對強(qiáng)夯地基處理方案進(jìn)了設(shè)計(jì)，對于降低工程施工成本，縮短施工周期有一定的參考價(jià)值。

強(qiáng)夯地基 地勢特征 地層厚度 處理方案

擬建的國家電網(wǎng)公司某戶外220 kV變電站位于河北省赤城縣，距小營村東約600 m，距國道G112南側(cè)約100 m，省道S241約275 m。建設(shè)區(qū)域南北長125 m，東西寬約100 m，該區(qū)北側(cè)緊鄰G112國道，交通便利。站區(qū)范圍內(nèi)地形南高北低，相對平坦、較開闊，周圍自然環(huán)境較好，附近雖有工廠，但污染較少，區(qū)內(nèi)無礦產(chǎn)資源，不存在壓礦問題，也不存在采空區(qū)，此外區(qū)內(nèi)無重點(diǎn)保護(hù)的自然、人文遺址，也無機(jī)場和軍用設(shè)施。為縮短工程建設(shè)周期，提高工程質(zhì)量，本研究針對站區(qū)地層特征，對區(qū)內(nèi)強(qiáng)夯地基處理方案進(jìn)行研究。

1 工程地質(zhì)概況

擬建的某220 kV變電站場地內(nèi)的主要地基土層由上至下分別為：①粉質(zhì)黏土，灰黑色，厚3.4～4.0 m，具強(qiáng)烈濕陷性；②黃土狀粉土，褐黃色，厚0.5～5.30 m，具中等濕陷性；③粉土，褐黃色，厚0～1.2 m，具輕微—不具濕陷性；④卵石層，雜色，密實(shí)，中—粗砂充填，未揭穿。場地范圍內(nèi)總體地形平坦開闊，地下水位埋深大于30 m，場地濕陷性等級為Ⅱ級非自重濕陷性，各深度土層的主要物理力學(xué)參數(shù)見表1。

依據(jù)場區(qū)工程地質(zhì)概況，可選的地基處理方案有強(qiáng)夯、柱錘擠密工藝的灰土擠密樁、水泥土擠密樁、擠密CFG、大開挖換填等。無論何種方案，按要求均須全部消除場地濕陷性，處理后地基承載力不小于180 kPa，以滿足上部建(構(gòu))筑物建設(shè)要求。

表1 場地內(nèi)土層物理力學(xué)參數(shù)

2 地基處理方案設(shè)計(jì)

擬建場地整平后標(biāo)高約95.0 m，根據(jù)建筑物概況、《巖土工程勘測報(bào)告書》、《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79—2012)[1]、《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》(GB 50025—2004)[2]、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50007—2011)[3]，采用強(qiáng)夯地基處理或擠密工藝的灰土、水泥土樁復(fù)合地基方案較適宜。經(jīng)過地基處理方案的比選和經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析評價(jià)，并結(jié)合施工工期要求，確定采用強(qiáng)夯施工方案，設(shè)計(jì)強(qiáng)夯夯擊能為8 000 kN·m，間距4.0 m×4.0 m，處理后的地基承載力不小于180 kPa，故場地周邊須挖隔震溝，導(dǎo)致施工范圍將遠(yuǎn)超出建筑紅線，且須移動外側(cè)地下光纜和地面高壓線，8 000 kN·m的夯擊能可能影響到鄰近居民與工廠。若減小夯擊能，則需開挖運(yùn)土出場，下部土層強(qiáng)夯施工完畢后，再將運(yùn)出場地的土運(yùn)回，場地整平后再進(jìn)行強(qiáng)夯。在工程總造價(jià)不變的情況下，工期將延期2周。

擬建場地土樣含水量若接近最優(yōu)含水量，則可適當(dāng)降低夯擊能，可達(dá)到設(shè)計(jì)的加固深度；反之，含水量過大，施工中將出現(xiàn)“橡皮土”或因含水量過小，有效加固深度會減小。為提高設(shè)計(jì)方案的可靠性，從現(xiàn)場取樣(粉土層)進(jìn)行了擊實(shí)試驗(yàn)，結(jié)果見表2。由表2可知：擬建場地土層含水量(17.62%)接近最優(yōu)含水量(17.6%)，因此對施工較有利。

表2 擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

注：筒質(zhì)量為4 589.3 g，筒體積為947.4 cm3。

強(qiáng)夯法的有效加固深度既是反映處理效果的重要參數(shù)，又是選擇地基處理方案的重要依據(jù)。影響有效加同深度的因素除夯錘重、落距外，還與夯擊次數(shù)、錘底單位靜壓力、地基土性質(zhì)、不同土層厚度和埋藏順序以及地下水位等密切相關(guān)。本研究施工擬選擇夯錘直徑為2.5 m，錘重17.8 t，吊高16.9 m，自由落體自動脫鉤，夯擊能為3 000 kN·m，經(jīng)計(jì)算得加固深度約6.9 m。顧及到場地底層為卵石層，強(qiáng)夯沖擊波的反射能力較強(qiáng)，預(yù)計(jì)在夯擊能為3 000 kN·m的夯擊下，加固深度可達(dá)到7.0～7.5 m，滿足工程施工要求。

本研究擬建場地的平整、強(qiáng)夯施工順序?yàn)椋孩賹⒈韺痈餐燎宄?，場地北?cè)需加固處理的土層厚度僅為3.8～4.50 m，最大不超過6.0 m，由于需要加固土層的含水量接近塑限含水量，因此，用3 000 kN·m的夯擊能進(jìn)行強(qiáng)夯施工可滿足加固深度要求；②在場地北側(cè)的第一次和“隔排跳打”第二次點(diǎn)夯施工完畢后，進(jìn)行北側(cè)夯擊能為1 000 kN·m的滿夯施工；③進(jìn)行場地整平，確保北側(cè)土層厚度達(dá)到9～11 m，下部4～6 m的土層已得到強(qiáng)夯處理，未處理的素填土厚度為4.5～5.1 m，在點(diǎn)夯施工完畢后，后期滿夯的有效影響深度可達(dá)2.5～3.5 m，可完成北側(cè)地表回填土的夯實(shí)目標(biāo)，南側(cè)土層厚為9.8～11.2 m，下挖深度為4.8～6.5 m；④全場地采用3 000 kN·m的夯擊能，用“隔排跳打”工藝進(jìn)行施工，可完全消除擬建場地土的濕陷性；⑤在場地整平后，采用夯擊能為1 000 kN·m進(jìn)行滿夯施工。由于強(qiáng)夯施工和場地整平可穿插同步進(jìn)行，故可大幅度縮短施工工期。

3 強(qiáng)夯地基處理效果分析

施工完畢一周后，共布置靜載荷試驗(yàn)點(diǎn)9個(gè)(編號為1#～9#)，濕陷性檢測點(diǎn)12個(gè)(編號為10#～21#)對本研究方案的施工效果進(jìn)行檢測，其中1#點(diǎn)的檢測結(jié)果如表3所示。由表3可知：本研究方案基本消除了場地土體的濕陷性，可見該場地采用3 000 kN·m的夯擊能進(jìn)行強(qiáng)夯地基處理達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

表3 1#點(diǎn)檢驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié) 語

以河北省赤城縣某戶外220 kV變電站擬建場地為例，結(jié)合區(qū)內(nèi)地層特征及相關(guān)施工要求，對區(qū)內(nèi)強(qiáng)夯地基處理方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)施工，有效解決了區(qū)內(nèi)土體的濕陷性，此外，由于強(qiáng)夯施工和場地整平可穿插同步進(jìn)行，在一定程度上縮短了施工周期，對于類似工程有一定的參考價(jià)值。

[1] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.JGJ 79—2012 建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[2] 中華人民共和國建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 50025—2004 濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[3] 中華人民共和國建設(shè)部，中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 50007—2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

2016-06-13)

王 楠(1997—)，女，243031 安徽省馬鞍山市。