地基處理方案研究

翁石清

（福建永福電力設(shè)計(jì)股份有限公司， 福建 福州 350108）

0 前言

本工程場(chǎng)地屬河口、砂嘴、砂島地貌，淺層分布軟土，地基承載力低，沉降變形大，需對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行地基處理。單一碎石樁僅適用于處理液化地基，提高軟土地基承載力的幅度較小，很難獲得可靠的處理效果。多樁型復(fù)合地基能發(fā)揮出各樁型的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)靈活，取長(zhǎng)補(bǔ)短；相對(duì)單一型復(fù)合地基，沒(méi)有明顯增加施工工期和工藝的復(fù)雜程度等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)效益。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

XX 變電站站址位于上海市崇明縣廟鎮(zhèn)東南約2 公里處的鎮(zhèn)東六隊(duì)。

1.2 巖土特性

站址位于長(zhǎng)江三角洲入?？跂|南前緣，地貌屬于上海地區(qū)四大地貌單元中的河口、砂嘴、砂島地貌類型。站址自然地坪以下100 米深度范圍地層狀況如下：

②1 褐黃色粉質(zhì)粘土；②2 灰黃色粉質(zhì)粘土；②3-1 灰色砂質(zhì)粉土；②3-2 灰色砂質(zhì)粉土；②3-3 灰色砂質(zhì)粉土；④灰色淤泥質(zhì)粘土；⑤1-1 褐灰色粉質(zhì)粘土；⑤1-2 褐灰色粉質(zhì)粘土；⑤2 灰色砂質(zhì)粉土；⑤3 灰色粉質(zhì)粘土；⑦2 灰色粉細(xì)砂；⑨2 青灰細(xì)中砂

1.3 地震液化

站址范圍內(nèi)場(chǎng)地下20.00m 內(nèi)分布有②3-1、②3-2、②3-3 層灰色砂質(zhì)粉土，按照上海市工程建設(shè)規(guī)范《巖土工程勘察規(guī)范》（DGJ08-37-2012）中的相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算和判別，②3-1、②3-2 層灰色砂質(zhì)粉土屬中等液化土層，液化指數(shù)在13.21～26.74 之間，②3-3 層灰色砂質(zhì)粉土屬不液化土層。

2 地基處理方案分析

2.1 巖土特性分析

本工程場(chǎng)地地基處理最主要的目的是解決②3-1、②3-2 層灰色砂質(zhì)粉土的中等液化和②2 灰黃色粉質(zhì)粘土、④灰色淤泥質(zhì)粘土、⑤1-1 褐灰色粉質(zhì)粘土的軟土問(wèn)題。

2.2 軟弱下臥層驗(yàn)算

3.2.1 軟弱下臥層承載力驗(yàn)算

場(chǎng)地經(jīng)地基處理后，②號(hào)土層均可作為建構(gòu)筑物基礎(chǔ)持力層，持力層厚度h1約為18.5m，站內(nèi)最大基礎(chǔ)寬度b 約為8m，由于h1/b=2.3>0.7，根據(jù)上海市《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.2.4 條規(guī)定，h1/b>0.7 時(shí)不計(jì)下臥層影響，按持力層指標(biāo)計(jì)算地基承載力。

3.2.2 軟弱下臥層變形驗(yàn)算

地基變形主要包括加固區(qū)的變形量和軟弱下臥層的變形量，可采用規(guī)范推薦的復(fù)合模量法進(jìn)行計(jì)算。

按照上海市《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.3 節(jié)的規(guī)定，計(jì)算得出站內(nèi)主要建構(gòu)筑物的加固區(qū)變形、軟弱下臥層變形和最終變形。從計(jì)算結(jié)果得知，本工程可以不考慮軟弱下臥層變形的影響。

2.3 軟土與液化土地基處理方案

從上述分析可知，本工程地基處理主要是解決淺層軟土的地基承載力和砂質(zhì)粉土的中等液化問(wèn)題。結(jié)合軟土和液化土地基處理原則，可采用的措施有換土法、強(qiáng)夯法、深層振動(dòng)加固法、注漿法和樁基礎(chǔ)法。

2.4 變電站地基處理方案優(yōu)選

由于本工程液化土平均厚度達(dá)到11m，噪聲區(qū)劃為I 類，因此換土法和強(qiáng)夯法不適用于本工程。適合本工程的地基處理方案主要有深層振動(dòng)加固法、注漿法、樁基礎(chǔ)法中的碎石樁、CFG 樁+碎石樁、布袋注漿樁和預(yù)應(yīng)力管樁+壓密注漿等方案。

2.4.1 碎石樁

碎石樁是采用振沖或振動(dòng)沉管等方式成孔，在孔內(nèi)加填碎石回填料，制成密實(shí)的振沖樁。本工程擬采用振動(dòng)沉管碎石樁，處理至液化土層深度下界，每邊超出基礎(chǔ)邊緣寬度不小于基礎(chǔ)底面下處理深度的1/2，并且不應(yīng)小于5m。

經(jīng)計(jì)算，碎石樁處理后，復(fù)合地基承載力特征值為91.8kPa，僅比②2 土層提高14.8%，不能滿足主要建構(gòu)筑物基礎(chǔ)承載力和變形要求。

2.4.2 CFG 樁+碎石樁

CFG 樁即水泥粉煤灰碎石樁，是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和而成的高粘結(jié)強(qiáng)度樁。CFG 樁+碎石樁綜合了單一樁型復(fù)合地基的特長(zhǎng)，既可發(fā)揮碎石樁處理液化地基的良好效果，又可通過(guò)CFG 樁提高地基承載力、控制沉降變形。

經(jīng)CFG 樁+碎石樁處理后，復(fù)合地基承載力特征值為150kPa，比②2 土層提高87.5%，可以滿足主要建構(gòu)筑物基礎(chǔ)承載力和變形要求，是一種可行的地基處理方法。

2.4.3 布袋注漿樁

布袋注漿樁是把漿液注入預(yù)先埋設(shè)于地基中的土工織物袋內(nèi)，從而形成圓柱狀或葫蘆狀樁體，與土層組成復(fù)合地基。布袋注漿樁應(yīng)處理至液化土層深度下界，每邊超出基礎(chǔ)邊緣寬度不小于基礎(chǔ)底面下處理深度的1/2，并且不應(yīng)小于5m。初步設(shè)計(jì)時(shí)，可按照水泥攪拌樁的相關(guān)公式進(jìn)行地基承載力計(jì)算。

2.4.4 預(yù)應(yīng)力管樁+壓密注漿

液化地基采用樁基礎(chǔ)時(shí)，樁端進(jìn)入液化土層以下的穩(wěn)定土層不應(yīng)小于1.5m 和2 倍樁徑的較大值。站內(nèi)荷載較大或變形要求較高的建構(gòu)筑物采用樁基礎(chǔ)，站內(nèi)其它建構(gòu)筑物采用壓密注漿處理，處理后地基承載力特征值不小于120kPa。

2.5 地基處理方案比較

本工程采用 CFG 樁+碎石樁、布袋注漿樁和預(yù)應(yīng)力管樁+壓密注漿法處理軟土和液化土地基均可行，三種方法的綜合比較如表3.5-1 所示：

綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，本工程推薦采用CFG 樁+碎石樁。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)XX 變電站地基處理方案的分析研究，得知多樁型復(fù)合地基具有眾多優(yōu)點(diǎn)：內(nèi)力均勻，以強(qiáng)帶弱，大大提高了天然地基的整體強(qiáng)度且承載力較高；整體均勻下沉，沉降及差異沉降較?。欢喾N作用，單效削弱，發(fā)揮出各樁型的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)；設(shè)計(jì)靈活，取長(zhǎng)補(bǔ)短；相對(duì)單一型復(fù)合地基，沒(méi)有明顯增加施工工期和工藝的復(fù)雜程度等優(yōu)點(diǎn)。具有良好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)和社會(huì)效益，建議在電力系統(tǒng)推廣應(yīng)用。