山區(qū)斜坡軟土地基變電站基礎(chǔ)處理方法概述

彭 淋

智方工程設(shè)計有限公司重慶分公司 重慶 400020

1 斜坡軟土特性

我國軟土多為河湖相、濱海相、沼澤相沉積形成，一般具有以下幾個特點：①天然含水量高；②天然孔隙比大；③強(qiáng)度低；④壓縮性高，為高壓縮性土；⑤滲透性低；⑥靈敏度高，易收擾動，產(chǎn)生變形[1]。

2 軟土地基基礎(chǔ)處理方法

軟土地基常用的處理方法主要有以下幾種：

（1）換填墊層法：將全部或部分軟土層挖除，換填強(qiáng)度高、性能較穩(wěn)定的材料，如砂、卵石、碎石、灰土或素土、煤渣等。主要適用于淺層軟土的處理，換填深度一般不超過3m，是山區(qū)較為常用的處理措施之一。

（2）預(yù)壓法：也叫排水固結(jié)法，是軟土地基處理的最有效方法之一。但該方法不太適用于山區(qū)斜坡軟土，主要由于在斜坡上加載后由于軟土分布不均，在預(yù)壓過程中由于沉降差異過大容易導(dǎo)致地基產(chǎn)生開裂、滑塌等現(xiàn)象，同時坡面加載可能會引發(fā)邊坡失穩(wěn)。

（3）強(qiáng)夯法：強(qiáng)夯法造價較低、工期較短、便于施工、適用性較強(qiáng)，但對于山區(qū)斜坡軟土也不太適用，主要受山區(qū)斜坡場地的限制，大型設(shè)備不宜開展，同時強(qiáng)夯的過程可能會引發(fā)邊坡失穩(wěn)。

（4）復(fù)合地基法：工程中常用的樁體有碎石樁、砂樁、水泥土樁、水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）等，其加固效果較好，但費用相對較高。該方法在處理山區(qū)軟土也較為常用。

（5）樁基法：也是工程上較為常用的一種地基處理方法，其特點是加固效果好，地基承載力高，可以處理深厚層的軟土，同時樁基還可以起到抗滑的作用，防止坡面滑移，但處理費用相對較高。

對于山區(qū)斜坡軟土地基處理方法應(yīng)考慮軟土地基的狀況、施工條件及周圍環(huán)境及建筑物自身的性質(zhì)，通過綜合比較確定，一般來說換填墊層法、復(fù)合地基法和樁基法是最為常用的方法[2]。

3 工程實例

3.1 工程概況

某220千伏變電站位于四川省涼山州木里縣，屬四川西南大涼山地區(qū)，地形條件差，為典型山區(qū)變電站。

3.2 地形地貌

該變電站區(qū)域地貌屬于剝蝕構(gòu)造地形之高中山，場地處于半山坡的緩坡臺地，呈一定坡度下傾，坡度15°～25°，場地相對高差約8m。

3.3 地層結(jié)構(gòu)

場地地層從上往下為第四系全新統(tǒng)坡洪積（ ）的含碎石粉質(zhì)黏土、含砂礫石黏土層和殘坡積（ ）的碎石土層，下伏二疊系峨眉山（P2β）玄武巖，分述如下：

（1）含碎石粉質(zhì)黏土：褐黃，稍濕，硬可塑，含30～40%碎石、礫石，層厚在1～2.7m之間，該層為表層的硬殼層。

（2）黏土：褐黃～紫紅色，很濕～飽和，軟塑，含20%左右的礫砂、礫石等，結(jié)構(gòu)松散。該層為場地內(nèi)的軟土層，層厚1.3～6.0m。平均厚度3.5m左右，分布不均。

（3）碎石土：灰黃～灰色，稍濕，稍密～中密，主要成分為玄武巖，粒徑一般5～30cm，棱角狀，分選差，以粉質(zhì)黏土及砂礫石等充填。層頂埋深2～7.8m，層厚大于5m。

（4）玄武巖：灰黑色，氣孔狀、杏仁狀構(gòu)造，強(qiáng)風(fēng)化，巖體破碎。該層層埋深在15m以上。

3.4 軟土特性分析

根據(jù)土工試驗結(jié)果，變電站場地內(nèi)的斜坡軟土孔隙比平均值1.1，最大可達(dá)1.4，含水量平均值36.3%壓縮系數(shù)0.49，具有軟土的高孔隙比、高含水量、高壓縮性的特征，力學(xué)性能差。但與一般軟土不同的是，場地內(nèi)的軟土成分比較復(fù)雜，黏土中混雜有較多沙礫、碎石，成分為玄武巖類，與周邊巖石成分相同，含量和分布并不均勻，此外軟土層的均勻性很差，層厚及分布不均，整體上呈地勢越高厚度越大的規(guī)律，兩側(cè)溝谷地段相對較薄，是較為典型的山區(qū)斜坡軟土。

3.5 地基處理方法

綜合考慮到地形、交通以及施工條件，由于場地地處高山斜坡，進(jìn)場道路交通條件差，大型機(jī)械設(shè)備無法進(jìn)入，變電站施工工期較短，不宜采用預(yù)壓法和強(qiáng)夯法，最終確定兩種方案進(jìn)行了比較，一是降低場平標(biāo)高，然后對基底下一定厚度范圍內(nèi)土層采取換土墊層措施，另一種是在場平挖填平衡原則下，對變電站內(nèi)建構(gòu)筑物采用樁基礎(chǔ)的措施。相比較后，換填墊層法要比樁基在造價上更省，更為經(jīng)濟(jì)，綜合考慮后最終采用碎石換填墊層法處理軟土。

場地場平后，軟土層大多直接出露，厚度多在3m左右，僅局部厚度在3～5m，因此采用換填墊層法是較為合適的。換填材料采用碎石，成分多為玄武巖或砂巖，可以就地取材，無須特殊的機(jī)械設(shè)備、施工簡便。墊層的厚度根據(jù)需置換軟土的深度或下臥層的承載力確定。

由于土質(zhì)的變化或為了調(diào)整沉降差時，各基礎(chǔ)底部的墊層厚度并不相同或相鄰的基礎(chǔ)一個采用天然地基，一個采用碎石墊層時，可做成階梯形。對本工程而言，軟土厚度不大，埋深也較淺，對厚度小于3m的軟土采取全部置換的辦法，對軟土局部厚度大于3m的地段，采用碎石墊層換填后，雖可提高持力層的承載力，但是不能解決下部軟土層的沉降變形問題，為了解決這個問題，設(shè)計上在該地段的建構(gòu)筑物采用了碎石換填和整體穩(wěn)定性和抗變形更好的筏板基礎(chǔ)。

經(jīng)過變電站運行后的情況看，場地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)較明顯的沉降及變形，同時采用碎石換填處理軟土地基，也取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

4 總結(jié)與經(jīng)驗

（1）山區(qū)斜坡軟土除了具有一般軟土的特性外，還具有成分復(fù)雜、均勻性差、層厚分布不穩(wěn)定等特點，斜坡軟土常常會引發(fā)邊坡穩(wěn)定的問題。

（2）對山區(qū)斜坡軟土的處理措施上，要根據(jù)地形條件、交通、環(huán)境、施工方法、軟土地基的狀況、造價等等各方面綜合考慮，對淺層軟土一般采用換填墊層法，而對較深厚的軟土一般采用復(fù)合地基法或樁基法。

（3）對山區(qū)斜坡軟土，除了要考慮地基處理措施外，特別還要注意軟土地基對場地穩(wěn)定性的影響，特別是邊坡穩(wěn)定的問題要引起足夠重視。

（4）對山區(qū)建筑應(yīng)加強(qiáng)可研階段選址的勘察工作，除了要重視邊坡及場地穩(wěn)定性的研究外，對于一些局部的較異常的微地貌、微地形要引起重視，因為這些可能是人為或自然改造的結(jié)果，地基土可能會出現(xiàn)異常，若不及早發(fā)現(xiàn)，會影響到后期的基礎(chǔ)方案。