張灣110kV變電站地基處理案例分析與評(píng)價(jià)

摘要：以張灣110kV變電站的地基處理為例，對(duì)“橡皮土”地基進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)，為寧夏地區(qū)“橡皮土”地基的處理提供了案例。

關(guān)鍵詞：變電站;巖土工程勘察;橡皮土地基

1概述

張灣110kV變電站地處寧夏西吉縣，場(chǎng)地位于地勢(shì)較低的白虎山前，該處原為沖溝，1920年海原地震造成的嚴(yán)重塌方將此處沖溝主河道填埋。目前此處沖溝已被平整為農(nóng)田，地形較平坦，沖溝上下游已被道路、農(nóng)田阻隔。在勘察深度30m范圍內(nèi)，建設(shè)場(chǎng)地7.5m～13.0m為①層黃土狀粉土，其下為②層粉質(zhì)黏土，土層主要物理力學(xué)參數(shù)詳見下表1。根據(jù)試驗(yàn)指標(biāo)和現(xiàn)場(chǎng)勘察情況綜合判斷，①層黃土狀粉土屬淤泥質(zhì)土。

本工程地基處理方案為對(duì)場(chǎng)地內(nèi)所有建構(gòu)物采用旋噴樁進(jìn)行地基處理，進(jìn)場(chǎng)道路采用表層硬殼承受荷載，不進(jìn)行地基處理。結(jié)果在施工期間未處理的進(jìn)場(chǎng)道路受機(jī)械碾壓出現(xiàn)了在碾壓處地表明顯下沉、四周隆起、且腳踩時(shí)有顫動(dòng)的現(xiàn)象，此種現(xiàn)象即俗稱的“橡皮土”。

2地基處理方案

根據(jù)張灣110kV變電站在施工期間出現(xiàn)的新情況，對(duì)地基處理方案及時(shí)進(jìn)行了調(diào)整，并形成最終的處理方案。對(duì)站址內(nèi)所有建構(gòu)物采用旋噴樁復(fù)合地基法對(duì)①層黃土狀粉土進(jìn)行地基處理，地基處理按邊長1500mm的等邊三角形布樁，成樁直徑600mm，設(shè)計(jì)樁長8.5m，總樁數(shù)1065根，注漿材料42.5級(jí)的高抗硫酸鹽水泥，水泥漿水灰比1.0。對(duì)站址內(nèi)道路，亦采用上述旋噴法進(jìn)行地基處理，處理深度2.0m。最終在場(chǎng)地內(nèi)形成了長短樁相結(jié)合的地基處理方案，既能滿足不同建構(gòu)筑物受力、變形的要求，又節(jié)約了工程造價(jià)。

3施工方法

本工程采用單管法進(jìn)行施工，施工分為兩個(gè)階段。第一階段為成孔階段，即采用帶有橫向噴嘴的特制噴頭進(jìn)行成孔。第二階段為噴射加固階段，即用高壓水泥漿，以20MPa的壓力通過噴射管由噴頭上的直徑約為2mm的橫向噴嘴向土中噴射。與此同時(shí)，鉆桿一邊旋轉(zhuǎn)，一邊提升。由于高壓噴射流具有強(qiáng)大的切削能力，因此噴射的水泥漿一邊切削四周土體，一邊與之?dāng)嚢杌旌希纬蓤A柱狀的水泥與土混合的加固體。

4地基檢測(cè)結(jié)果

施工結(jié)束后，采用靜力載荷試驗(yàn)對(duì)旋噴樁復(fù)合地基的承載力進(jìn)行了檢驗(yàn)，共選取3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，試驗(yàn)結(jié)果見下表2。地基處理后的復(fù)合地基承載力特征值為180kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

5案例的分析與評(píng)價(jià)

根據(jù)張灣110kV變電站所處的場(chǎng)地環(huán)境、土層的空間分布及其物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，站址內(nèi)①層黃土狀粉土屬于丘陵谷地相沉積的軟土，土層飽和、含水量大、滲透性較差，若地基不經(jīng)處理，直接承受較大荷載時(shí)，極易形成“橡皮土”。本工程在實(shí)施過程中由于進(jìn)場(chǎng)道路未經(jīng)處理，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)機(jī)械碾壓，出現(xiàn)了“橡皮土”現(xiàn)象。

場(chǎng)地土含水量較大，土層呈飽和狀態(tài)，場(chǎng)地應(yīng)避免受重型機(jī)械的碾壓。但由于施工需要一定的作業(yè)面和施工機(jī)械，因此施工期間要嚴(yán)禁對(duì)場(chǎng)地土的擾動(dòng)。本工程在原地基處理方案中，對(duì)進(jìn)場(chǎng)道路計(jì)劃采用表層的硬殼層，結(jié)果施工時(shí)進(jìn)場(chǎng)道路受到了機(jī)械碾壓，地基土受到擾動(dòng)，形成了“橡皮土”。

對(duì)于橡皮的處理可以采用自然晾曬、挖除換填、水泥土攪拌樁以及旋噴樁等地基處理方法。本工程由于軟弱土層厚度在7.5m～13.0m，軟弱土層厚度較大不宜采用自然晾曬和挖除換填，且考慮到當(dāng)?shù)匦龂姌妒┕?yīng)用較多，技術(shù)相對(duì)成熟，最終確定采用旋噴樁進(jìn)行地基處理。

本工程在前期的地基處理方案中未對(duì)進(jìn)場(chǎng)道路采取處理措施，結(jié)果施工作業(yè)時(shí)造成地基形成“橡皮土”?？紤]到進(jìn)場(chǎng)道路在變電站運(yùn)營期間作用的荷載較小，在新的地基處理方案中對(duì)進(jìn)場(chǎng)道路采用短樁進(jìn)行了部分處理，處理深度2m，最終在場(chǎng)地內(nèi)形成了長短樁結(jié)合的地基處理方案。

旋噴法施工方法有單管法、雙管法和三管法，這3種方法的結(jié)構(gòu)和噴射介質(zhì)不同，有效處理范圍以三管法最大，單管法最小。本工程設(shè)計(jì)樁徑為600mm，單管法處理范圍能夠滿足設(shè)計(jì)要求，且施工方法相對(duì)簡單，因此采用了單管法進(jìn)行地基施工。

施工結(jié)束，在成樁28天后，對(duì)旋噴樁質(zhì)量進(jìn)行了檢測(cè)，地基處理后的復(fù)合地基承載力特征值為180kPa，滿足設(shè)計(jì)要求。

張灣110kV變電站在2016年施工結(jié)束，在截至2018年運(yùn)營期間，地基未發(fā)生沉降。

6結(jié)語

本文對(duì)張灣110kV變電站在施工過程中出現(xiàn)的“橡皮土”現(xiàn)象進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)。對(duì)含水量較大且含有軟弱土層的場(chǎng)地進(jìn)行施工時(shí)，有必要對(duì)可能發(fā)生的“橡皮土”作出預(yù)判，避免在施工期間重型機(jī)械對(duì)地基的擾動(dòng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ220-2012）.

[2]《工程地質(zhì)手冊(cè)》（第五版）.

作者簡介：楊超（1983-），男，碩士，工程師，2009年畢業(yè)于西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院巖土工程專業(yè)，主要從事電力行業(yè)巖土工程勘察工作。