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        某220kV變電站地基處理專題研究

        2011-12-20 03:49:24趙東旭王麗娜
        城市建設(shè)理論研究 2011年23期
        關(guān)鍵詞:綜合樓粉土粘土

        趙東旭 王麗娜

        摘要:在變電站設(shè)計(jì)中,地基處理占有十分重要的地位,直接關(guān)系到工程實(shí)施的可行性,對變電站的選址、總平面布置及總投資都有重大影響。為確保項(xiàng)目順利實(shí)施,在對變電站所在區(qū)域地址進(jìn)行詳勘之后,對比研究多種地基處理方案,以安全可靠為基本原則進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析,推薦地基處理最優(yōu)方案。

        關(guān)鍵詞: 220kV變電站;地基處理;干振擠密碎石樁;水泥土攪拌樁

        1. 工程概況

        某220kV變電站位于山東省德州市,變電站內(nèi)主要建、構(gòu)筑物有:35kV生產(chǎn)綜合樓、220kV生產(chǎn)綜合樓、水泵房及保安室、主變壓器基礎(chǔ)、事故油池、消防蓄水池、獨(dú)立避雷針。變電站內(nèi)的建、構(gòu)筑物具有設(shè)備荷載大,對地基沉降要求嚴(yán)格等特點(diǎn),因此,保障變電站安全運(yùn)行,地基條件十分重要。

        2. 區(qū)域地址條件概述

        擬建站址區(qū)域地形平坦,地貌成因類型為沖積平原,地貌類型為平地。擬建站區(qū)地層為第四系全新統(tǒng)沖積層(Q4al),巖性為粉土、粘土。根據(jù)野外鉆探描述,結(jié)合室內(nèi)土工試驗(yàn)和原位測試成果,將本次勘測所揭露的地層巖性主要特征及分布規(guī)律自上而下描述如下:

        ①粉土:灰黃、灰褐等色,局部相變?yōu)榉凵?,上部含少量植物根系,夾①-1粘土層,稍密,稍濕~很濕。該層層厚5.40~8.25m,層底深度7.50~9.70m,層底高程12.07~13.05m。場地內(nèi)普遍分布。地基土承載力特征值 fak 建議采用:fak =90~110kPa。

        ①-1粘土:棕黃、棕紅等色,可塑狀態(tài),濕。該層層厚1.25~3.10m,呈夾層狀分布于①粉土中,場地內(nèi)普遍分布。fak =100~120kPa。

        ②粘土:灰黃、灰褐等色,可塑狀態(tài),局部軟塑狀態(tài),很濕,夾②-1粉土層。該層層厚1.10~2.80m,層底深度11.00~13.50m,層底高程8.28~9.55m。場地內(nèi)普遍分布。地基土承載力特征值 fak 建議采用:fak =100~120kPa。

        ②-1粉土:灰黃、灰褐等色,稍密,很濕。該層層厚0.75~2.40m,呈夾層狀分布于②粘土層中,場地內(nèi)普遍分布。地基土承載力特征值 fak 建議采用:fak =110~130kPa。

        ③粉土:灰黃、灰褐、青灰等色,局部相變?yōu)榉凵?,稍密~中密,很濕,夾③-1粘土層。本次勘測未穿透該層,最大揭露厚度為4.80m。場地內(nèi)普遍分布。地基土承載力特征值 fak 建議采用:fak =120~140kPa。

        ③-1粘土:黃褐、灰黑等色,可塑狀態(tài),很濕,呈夾層狀分布于③粉土中,最大揭露厚度為2.00m。地基土承載力特征值 fak 建議采用:fak =120~140kPa。

        3地基評價(jià)

        擬建站址區(qū)①粉土、①-1粘土地層地基強(qiáng)度較低,可以作為荷重較輕、對沉降不敏感的一般擬建建(構(gòu))筑物的天然地基持力層;對于荷重較大且對沉降敏感的主要擬建建(構(gòu))筑物,當(dāng)能滿足其對地基的強(qiáng)度和變形要求時(shí),可以選擇上述地層作為其天然地基持力層,不能滿足要求時(shí),建議采用人工地基。

        ②粘土、②-1粉土及以下土層埋深較大,不適于作為擬建建(構(gòu))筑物天然地基持力層。

        4. 地基處理方案

        人工地基方案區(qū)域?qū)嵺`經(jīng)驗(yàn)較多,根據(jù)《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ 79-2002、J 220-2002)和《電力工程地基處理技術(shù)規(guī)程》(DL/T 5024-2005),主要有墊層法、強(qiáng)夯法、強(qiáng)夯置換法、干振擠密碎石樁法和水泥土攪拌樁法等。

        4.1技術(shù)性比較

        對本站址巖土地質(zhì)情況,對比各方法并敘述如下:

        (1) 墊層法

        墊層法是一種淺層處理軟弱土地基的傳統(tǒng)方法,在軟弱土地區(qū)使用較廣泛,具有因地制宜、就地取材和施工簡便等特點(diǎn),處理厚度一般為1~3m,通過換填基底下部分軟弱土層,可以提高地基土的承載力和穩(wěn)定性。當(dāng)換填墊層厚度超過3m時(shí),挖、填土方量較大,施工期長,施工質(zhì)量不易保證,且造價(jià)較高。本工程軟弱土層下限在6.5m~11.05m左右,變電站內(nèi)全部建、構(gòu)筑物的地基均采用墊層法處理不合適。

        (2) 強(qiáng)夯法

        強(qiáng)夯法又稱為動力固結(jié)法或動力壓實(shí)法。這種方法是反復(fù)將很重的夯錘提高到一定高度使其自由落下,給地基以沖擊和振動能量,從而提高地基的承載力并降低其壓縮性,改善地基性能。

        強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基。經(jīng)過處理后的地基,既提高了地基的強(qiáng)度,又降低了其壓縮性。

        但對于飽和度較高的粉土和粘性土,強(qiáng)夯的效果不顯著。本工程各土層的飽和度平均在95%左右,因此強(qiáng)夯法不適用于本工程。

        (3) 強(qiáng)夯置換法

        強(qiáng)夯置換法適用于高飽和度的粉土與軟塑~流塑的粘性土等地基上對變形控制要求不嚴(yán)的工程。因變電站中建構(gòu)筑物對變形控制較嚴(yán)格,故強(qiáng)夯置換法也不適用于本工程。

        (4) 干振擠密碎石樁法

        干振擠密碎石樁法是利用振動方式,在軟弱地基上一邊振動成孔,一邊填入礫石、卵石、碎石等材料并將其擠壓入土中,形成密實(shí)碎石樁的地基處理方法。其基本原理是利用振動法在砂土和粉土中沉入樁管時(shí),對其周圍會產(chǎn)生很大的橫向擠壓力,樁管將地基中等于樁管體積的土擠向樁管周圍的土層,使地基達(dá)到密實(shí),從而提高地基承載力,降低孔隙比,減少基礎(chǔ)沉降。

        這種方法是一種常用的處理地基的方法,具有施工單位多,施工規(guī)范明確的優(yōu)點(diǎn)。如果按規(guī)范施工,施工質(zhì)量也比較容易控制。

        干振擠密碎石樁法可用于本工程的地基處理。

        (5) 水泥土攪拌樁法

        此法是利用水泥(石灰)等材料作為固化劑,通過深層攪拌機(jī)在地基深部,就地將軟土和固化劑強(qiáng)制拌合,利用固化劑和軟土發(fā)生一系列物理、化學(xué)反應(yīng),凝結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和較高強(qiáng)度的水泥加固體,與天然地基形成復(fù)合地基。

        此法在地基加固過程中,無振動、無噪音,對環(huán)境無污染,同時(shí)施工期較短,造價(jià)低廉,效果顯著。

        水泥土攪拌樁法也適用于本工程。

        綜合比較各種地基處理方案,干振擠密碎石樁法和水泥土攪拌樁法可用于處理35kV生產(chǎn)綜合樓、主變壓器基礎(chǔ)、220kV生產(chǎn)綜合樓等對地基承載力要求較高的區(qū)域。

        4.2 經(jīng)濟(jì)性比較

        采用干振擠密碎石樁法和水泥土攪拌樁法進(jìn)行地基處理的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較:

        干振擠密碎石樁:樁徑500mm,樁長約12.5m,樁間距1.0m~1.5m,樁數(shù)量3956根,碎石褥墊層體積:2075.63m3,工程造價(jià)約204.17萬元。

        水泥土攪拌樁:樁徑500mm,樁長約12.5m,樁間距1.0m~1.5m,樁數(shù)量3500根,碎石褥墊層體積:1685.05m3,工程造價(jià)約149.14萬元。

        從上述比較中可以看出,采用干振擠密碎石樁法工程造價(jià)約204.17萬元,采用水泥土攪拌樁法工程造價(jià)約149.14萬元,干振擠密碎石樁法費(fèi)用要高于水泥土攪拌樁法約55.03萬元。

        5 結(jié)論

        綜上所述,根據(jù)本工程的地層土質(zhì)特性及以上論證,干振擠密碎石樁法和水泥土攪拌樁法均適用于本工程。

        水泥土攪拌樁的具體施工參數(shù):樁端必須穿透軟弱土層,以③層粉土為樁端持力層,樁長約12.5m,樁徑500mm,樁間距1.0m~1.5m,處理范圍:35kV生產(chǎn)綜合樓、主變壓器基礎(chǔ)、220kV生產(chǎn)綜合樓。

        本文僅就變電站工程設(shè)計(jì)地基處理方案進(jìn)行簡要論述,以資交流,不足之處還請同行專家不吝賜教。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50007-2002)

        [2]《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》(JGJ79-2002、J 220-2002)

        [3]《電力工程地基處理技術(shù)規(guī)程》(DL/T 5024-2005)

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