粵港澳大灣區(qū)濱海填海區(qū)變電站地基處理方法分析

佛山電力設(shè)計(jì)院有限公司 張文超

東莞濱海灣新區(qū)地處粵港澳大灣區(qū)幾何中心，連接南沙前海、鄰近港澳，是珠江口東岸最大的可集中連片開發(fā)的戰(zhàn)略性區(qū)域，建設(shè)濱海灣新區(qū)是落實(shí)粵港澳大灣區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略，推動?xùn)|莞融入粵港澳大灣區(qū)城市群、深度參與粵港澳協(xié)同發(fā)展的主抓手。本次擬建變電站的站址位于東莞市濱海灣新區(qū)，站址西側(cè)緊鄰廣深沿江高速，南側(cè)為珠江口（交椅灣），東西兩側(cè)均為近期填海筑地區(qū)域。站址周邊自然水系發(fā)達(dá)，受潮汐影響較大。

1 站址相關(guān)條件

大灣區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，長夏無冬、日照充足、雨量充沛、溫差振幅小、季風(fēng)明顯，年極端最高氣溫37.8℃，年極端最低氣溫3.1℃。雨量集中在4～9月份，其中4～6月為前汛期，以鋒面低槽降水為多。7～9月為后汛期，臺風(fēng)降水活躍。主要河流有96%屬東江流域，東江干流自東北角惠州市惠城區(qū)、博羅縣之間入境后，沿北部邊境自東向西行至橋頭鎮(zhèn)新開河口。

本項(xiàng)目區(qū)域地貌上屬典型的珠江河口三角洲平原地形，河涌、水溝縱橫交錯(cuò)密布。絕大部分為蕉田、蔗田，并分布有較多的魚塘、水池，地面高程低，地形平坦開闊；本工程場地原始地貌主要為濱海灘涂地，后經(jīng)填海造地而成如今地貌。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，在填海造地過程中多數(shù)會填筑建筑垃圾、石塊、磚頭等，甚至?xí)钪恍┠绢^、塑料、廢棄衣物等，形成了除淤泥以外的不利地質(zhì)條件。場地范圍內(nèi)地基土主要如下。

人工填土層（Q4ml）：雜質(zhì)填土。灰黑色、灰褐色、松散、稍濕，主要成分為黏性土，土溝多，含有少量碎石，含量3%～5%，粒徑一般2～3cm，人工堆積成因、新近堆積，堆填年限少于3～5年；第四系沖洪積層（Q4al）：沉積淤泥?；液稚柡?、軟塑，主要成分為黏性土，黏粒含量多，具有強(qiáng)烈腥臭味，部分夾有細(xì)砂；粉質(zhì)黏土層。黃褐色、可塑、稍濕，夾有部分細(xì)砂，稍有光澤，無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，沖洪積成因；殘積土層（Qel）：砂質(zhì)黏性土。黃褐色、紅褐色、硬塑、稍濕，主要成分為粉質(zhì)粘土，原巖結(jié)構(gòu)破壞，石英、長石、云母等礦物已風(fēng)化為土狀，手捏易散，遇水易軟化、崩解，殘積成因。

燕山期花崗巖風(fēng)化層（γ）：本層全風(fēng)化花崗巖。褐色、黃褐色、稍濕，屬極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為V 級，遇水易軟化崩解；強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層。黃褐色、灰褐色、堅(jiān)硬稍濕，屬極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為V 級，遇水易崩解；中風(fēng)化花崗巖層?；野咨⒓?xì)?！辛；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，為較硬巖，巖體基本質(zhì)量等級為III 級，RQD 在50～75%之間。

地下水類型及特征：場地地下水主要有賦存于雜填土中的上層滯水和賦存于基巖中的裂隙水；水、土腐蝕性：由于填海筑地，受海水滲流和原有海淤泥影響，本場地水土中Cl-含量會偏高。綜合判定本場地土對混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具有微腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性。

2 基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)方案

2.1 站址設(shè)計(jì)標(biāo)高

根據(jù)《變電所總布置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，變電站站址現(xiàn)狀標(biāo)高大約5.00～6.00m，110kV 變電站的場地設(shè)計(jì)標(biāo)高應(yīng)高于50年洪水位和歷史最高內(nèi)澇水位，同時(shí)滿足主變運(yùn)輸?shù)囊蟆Ｕ局诽幟┲藓雍涌谔幍?00年一遇高潮位為3.94m，50年一遇高潮位為3.73m。規(guī)劃部門交椅灣板塊整體標(biāo)高控制在4.5～5.1米，故初定站址場地設(shè)計(jì)高程初定為5.1m（1985國家高程）。

2.2 基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)原則

基礎(chǔ)處理設(shè)計(jì)方案應(yīng)充分考慮場地的工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、地層物理特征、周邊環(huán)境，對各處理方案的適應(yīng)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和施工周期進(jìn)行充分的考慮，并結(jié)合本工程的特點(diǎn)和實(shí)際情況進(jìn)行詳盡設(shè)計(jì)；基礎(chǔ)處理方案在安全可靠的前提下，經(jīng)濟(jì)、合理，滿足國家建設(shè)工程的有關(guān)法規(guī)和規(guī)范要求；基礎(chǔ)處理方案設(shè)計(jì)應(yīng)對后續(xù)建（構(gòu)）筑物的施工創(chuàng)造有利條件，同時(shí)周邊建構(gòu)筑物及環(huán)境影響需求，并對敏感建構(gòu)筑物的不利影響降到最低。

基礎(chǔ)處理方案應(yīng)充分考慮基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的荷載選擇，對豎向承載力或抗拔力結(jié)構(gòu)的計(jì)算應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)規(guī)范；基礎(chǔ)處理方案設(shè)計(jì)屬動態(tài)設(shè)計(jì)，應(yīng)在后續(xù)深化和施工過程中根據(jù)地質(zhì)條件、環(huán)境條件的變化，對設(shè)計(jì)成果進(jìn)行優(yōu)化；基礎(chǔ)處理方案設(shè)計(jì)應(yīng)加強(qiáng)設(shè)計(jì)過程的中間溝通環(huán)節(jié)，對重大的技術(shù)問題應(yīng)經(jīng)設(shè)計(jì)核算后方能實(shí)施。

2.3 基礎(chǔ)處理方案情況

本次擬建站址占地面積（紅線范圍）約為4366.5m2，建筑用地（包含站內(nèi)道路、綠地及主體）占地面積約為3071m2。本工程擬建的主建筑物為配電裝置樓，以及進(jìn)出線構(gòu)架、主變構(gòu)架、變壓器、設(shè)備支架、消防水池、事故油池、化糞池等變電設(shè)施。場地設(shè)計(jì)整平標(biāo)高約5.1米，結(jié)合建筑物的荷載及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，綜合場地巖土工程條件建議采用以下基礎(chǔ)型式：

根據(jù)地基處理原則及本工程的特性，基礎(chǔ)處理分區(qū)分塊，不同建筑功能區(qū)域采用不同的處理方案。道路區(qū)域：采用旋噴樁加固處理。道路部分采用復(fù)合式地基，旋噴樁D=600mm@1200，在路基范圍內(nèi)布置。交工面承載力標(biāo)準(zhǔn)不小于100kPa，交工面壓實(shí)度0～1.5m ＞97%、1.5以下＞93%，處理面積約為811m2；主建筑物區(qū)域：采用管樁加固處理。主體結(jié)構(gòu)部分采用樁基礎(chǔ)，管樁500X125（PHC～AB）型，混凝土強(qiáng)度為C80。樁靴類型采用十字型鋼樁尖，在主要建構(gòu)筑物內(nèi)布置；處理面積約為1349m2；站內(nèi)綠地及鋪裝區(qū)域采用壓實(shí)處理，壓實(shí)度不小于90%，處理面積約為911m2。

3 其他基礎(chǔ)處理工藝分析

3.1 基礎(chǔ)

天然地基。場地主要為人工堆填后的平原地形表層土主要為雜填土，下臥層為淤泥層，強(qiáng)度較低，因此本場地?zé)o天然地基條件，不可考慮采用天然地基；復(fù)合地基基礎(chǔ)。由于擬建建筑物所處場地上部有淤泥層，建議采用高壓噴射注漿法進(jìn)行處理。用水泥漿與砂混合可獲得較高的強(qiáng)度，以粉質(zhì)黏土作為旋噴樁的持力層。擬建的事故油池、圍墻、道路等載荷較小的建筑物可選用雜填土挖除后進(jìn)行加固的復(fù)合地基作為基礎(chǔ)持力層。

樁基礎(chǔ)。沖（鉆）孔灌注樁基礎(chǔ)可行性評價(jià)：場地交通便利，能滿足中、大型機(jī)械設(shè)備的進(jìn)退場條件；待場地經(jīng)回填等工程措施處理至場地設(shè)計(jì)整平標(biāo)高后，鋪上一定厚度的碎石、石粉，可滿足樁機(jī)具在場地內(nèi)的移位；樁端置于中風(fēng)化泥巖中，單樁承載力及變形均可滿足上部荷載的要求；沖（鉆）孔灌注樁在本地區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)成熟，施工機(jī)械及施工隊(duì)伍易于落實(shí)；場地周邊較為空曠，施工時(shí)產(chǎn)生的噪音及震動對場地周圍環(huán)境影響不大。綜上，以上所建議采用的沖（鉆）孔灌注樁基礎(chǔ)是可行的。

3.2 沖（鉆）孔灌注樁

采用沖（鉆）孔灌注樁基礎(chǔ)，傳統(tǒng)成孔工藝主要有采用籠式合金鉆頭、牙輪鉆頭等鉆進(jìn)成孔的鉆孔灌注樁（包括正循環(huán)成孔及反循環(huán)成孔工藝）、采用沖擊錘成孔的沖孔灌注樁、采用旋挖鉆機(jī)成孔的灌注樁，上述工藝成孔時(shí)均須采用泥漿護(hù)壁，樁徑可考慮選取Φ800～1200mm。

3.2.1 相關(guān)影響及建議

根據(jù)場地周邊環(huán)境及場地揭露的各巖土層情況總體分析，采用樁基進(jìn)行施工時(shí)對周邊環(huán)境有一定的影響，施工時(shí)應(yīng)注意；地下水對砼結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性、對砼結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性，應(yīng)按規(guī)范（GB50046-2008)中的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)。地下水對殘積土具有軟化作用，對沖（鉆）孔灌注樁樁基設(shè)計(jì)和施工具有一定影響。

場地內(nèi)特殊性巖土主要為人工填土、殘積土：殘積土有遇水軟化等特征，會導(dǎo)致地基土強(qiáng)度的降低，設(shè)計(jì)及施工時(shí)應(yīng)加以注意；結(jié)合相關(guān)區(qū)域地質(zhì)資料，地表土對混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具有微腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性；回填土固結(jié)沉降對樁基會產(chǎn)生負(fù)摩阻力，在樁基設(shè)計(jì)及施工過程中應(yīng)加以注意，建議采用涂層法、預(yù)鉆孔法和分段施工等方法，以減少負(fù)摩阻力對樁基的不利影響。

3.2.2 樁基礎(chǔ)施工時(shí)應(yīng)注意如下問題

該樁型為棄土樁，施工過程中現(xiàn)場排漿量大，易造成施工現(xiàn)場污染。場地回填整平后，部分區(qū)域布有厚度較大的回填土，樁基施工時(shí)易產(chǎn)生泥皮過厚、清渣不干凈、塌孔、夾泥、縮徑等現(xiàn)象，應(yīng)采取有效的護(hù)壁措施。沖（鉆）孔樁樁長的控制基本上可以樁端標(biāo)高結(jié)合施工鉆進(jìn)、渣樣等情況控制樁長。對于端承型樁，孔底沉渣厚度不應(yīng)大于50mm；由于樁身混凝土為現(xiàn)場灌注，樁身質(zhì)量不易保證，因此應(yīng)采取切實(shí)可行的技術(shù)措施加強(qiáng)施工質(zhì)量全過程管理與監(jiān)控。如：樁端持力層判定（在樁孔施工遇到樁端持力層時(shí)進(jìn)行），孔底沉渣、孔徑、垂直度的量測等，應(yīng)特別加強(qiáng)施工過程監(jiān)理。

樁基施工時(shí)應(yīng)及時(shí)通知地質(zhì)單位驗(yàn)槽，確定所在樁位的持力層埋深、性質(zhì)及巖面的坡度變化，確保樁端全截面進(jìn)入持力層；因擬建物對變形具敏感性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合建筑物的施工順序、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理布置沉降縫或后澆帶并加強(qiáng)基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)的整體剛度等措施，確保建筑結(jié)構(gòu)主體安全、沉降均勻。

根據(jù)廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ15-31-2003）第10.2.3、10.2.4條規(guī)定，單樁豎向承載力特征值按下式計(jì)算：單樁豎向承載力特征值Ra=u∑qsiali+qpaAp，式中u 為樁身周長(m)；li 為第i 土層的厚度（m）；qsia 為第i 土層樁側(cè)的摩阻力特征值（kPa）；qpa 為樁端持力層端阻力特征值（kPa）；Ap 為樁身截面面積。

3.3 基坑工程

基坑地層條件及支護(hù)結(jié)構(gòu)方案：按照以往經(jīng)驗(yàn)，擬建消防水池為埋地下沉式結(jié)構(gòu)，水池底開挖深度約小于8m，事故油池為地下結(jié)構(gòu)；基坑周邊環(huán)境：經(jīng)工程措施處理后場地較空曠，均具有放坡空間，對基坑開挖無不利影響；基坑安全等級及環(huán)境等級：據(jù)場地的巖土條件、水文地質(zhì)條件以及周邊環(huán)境，基坑抗傾覆、整體穩(wěn)定性驗(yàn)算等應(yīng)滿足《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》（JGJ120～2012）相關(guān)規(guī)定；基坑支護(hù)方案建議：池底開挖深度約小于8m，開挖深度范圍內(nèi)側(cè)壁巖土層為回填土和淤泥層，基槽四周有足夠放坡位置，建議采用1:2.00比例放坡，坡面掛網(wǎng)及噴射素混凝土防護(hù)。坡頂設(shè)置截水溝，坡腳設(shè)置集水坑、沉淀池與排水溝進(jìn)行集水明排。

基坑地下水治理與建議：基坑開挖范圍內(nèi)存在地下水分布，因此基坑開挖應(yīng)結(jié)合基坑降水進(jìn)行，并在基坑四周、護(hù)坡墻面、坑底等位置做好地表排水、截水工作；抗浮設(shè)防水位：由于無地下水長期觀測資料，根據(jù)場地地形、地貌、地下水特征，并結(jié)合場地周邊地形條件、道路排水條件，本場地抗浮設(shè)防水位建議取場地室外地坪設(shè)計(jì)標(biāo)高；場地回填土。應(yīng)選用良好的對建筑材料無腐蝕或微腐蝕的土料分層回填、夯實(shí)?？刹捎脡簩?shí)的黏性土或灰土，壓實(shí)系數(shù)應(yīng)按滿足相關(guān)規(guī)范要求。

4 施工監(jiān)測及沉降觀測

本工程應(yīng)進(jìn)行施工監(jiān)測，主要內(nèi)容包括樁基礎(chǔ)及基坑開挖監(jiān)測。基坑開挖施工監(jiān)測：本工程基坑在施工過程應(yīng)對基坑內(nèi)、外土體的水平、豎向位移、基坑卸荷回彈、支擋結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、變形和整體穩(wěn)定性、已施工工程樁的移位和基坑開挖影響范圍內(nèi)的地下水位、孔隙水壓力變化以及流泥等現(xiàn)象進(jìn)行觀測與監(jiān)測，并采取信息化施工臨控，以確保基坑安全、減少或避免對周邊環(huán)境的影響和防止工程樁移位。通過科學(xué)的監(jiān)測信息指導(dǎo)施工，合理調(diào)整施工順序及施工方案，保證堆載預(yù)壓施工堆載安全，并對施工可能造成的對周圍環(huán)境的不利影響及時(shí)采取預(yù)防措施。

沉降觀測及垂直度監(jiān)測：擬建物為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類建筑。擬建建筑地基變形主要由傾斜值控制，必要時(shí)尚應(yīng)控制平均沉降量，具變形敏感性，預(yù)測擬建物變形特征為局部傾斜，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)建筑物荷載分布變化情況，考慮建筑物可能出現(xiàn)的不均勻沉降問題，應(yīng)采取結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或施工上的處理措施，通過采取樁端持力層控制、不同建筑物或建筑部分的建造順序、合理設(shè)置后澆帶等，確保擬建物的安全使用，并按有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行沉降變形驗(yàn)算。為確保本工程在上部結(jié)構(gòu)施工及建筑物使用期間的安全，應(yīng)對上部主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行沉降及變形觀測，并對擬建物設(shè)置長期沉降觀測系統(tǒng)，對建筑主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行垂直度監(jiān)測。