高 文 婷

(山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院，山西 介休 032000)

某變電所主控室的地基加固方案及比選

高 文 婷

(山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)設(shè)計(jì)院，山西 介休 032000)

對(duì)某一變電所主控室現(xiàn)狀裂縫情況進(jìn)行分析，針對(duì)周邊建筑、構(gòu)筑物與地質(zhì)條件提出兩個(gè)地基加固處理方案，并進(jìn)行比選，對(duì)類似工程有借鑒意義。

地基加固，自重濕陷性黃土，夯實(shí)水泥土樁，鋼筋混凝土灌注樁

由于各種原因?qū)扔薪ㄖM(jìn)行加固改造的工程越來(lái)越多，一般首先考慮的是地基基礎(chǔ)和地基加固問(wèn)題。受設(shè)計(jì)要求和施工條件限制，須合理選擇采用加固基礎(chǔ)、加固地基或加固上部結(jié)構(gòu)與加固地基基礎(chǔ)相結(jié)合的方案。本文以一砌體結(jié)構(gòu)實(shí)際工程為例，僅對(duì)該工程地基加固進(jìn)行論述，上部結(jié)構(gòu)加固詳見(jiàn)GB 50702—2011砌體結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范和圖集03SG611磚混結(jié)構(gòu)加固與修復(fù)，這里不予論述。

1 工程概況

某變電所主控室始建于1973年，為一層磚混結(jié)構(gòu)，采用片石條形基礎(chǔ)。由于地基變形，引起中部樓板斷開(kāi)裂縫，該裂縫帶動(dòng)樓面次梁及墻體開(kāi)裂，影響建筑物的正常使用，嚴(yán)重威脅建筑物的整體穩(wěn)定性。中部墻體的裂縫形式為“倒八字形”，由裂縫形狀可見(jiàn)該建筑物兩側(cè)沉降大中部沉降小。

該場(chǎng)地標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為0.74 m，設(shè)計(jì)特征周期為0.40 s。該地區(qū)抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組?？辈焐疃确秶鷥?nèi)未揭露地下水。

根據(jù)探井試樣的濕陷性試驗(yàn)，該場(chǎng)地為自重濕陷場(chǎng)地，地基濕陷等級(jí)為Ⅱ級(jí)(中等)，基底下存在濕陷性黃土層的剩余濕陷量為560 mm。根據(jù)GB 50025—2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范第6.1.1條，對(duì)乙類建筑應(yīng)消除地基的部分濕陷量。根據(jù)第6.1.4條，乙類建筑消除地基部分濕陷量的最小處理厚度應(yīng)符合下列要求，在自重濕陷性黃土場(chǎng)地，不應(yīng)小于濕陷性土層深度的2/3，且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量不應(yīng)大于150 mm。已建變電所地基處理厚度僅為0.60 m，且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量遠(yuǎn)大于規(guī)范要求，故該建筑地基處理不滿足規(guī)范要求，存在安全隱患，見(jiàn)表1。

2 地基加固處理方案

主控室自建成至今超過(guò)40年，基礎(chǔ)材料已經(jīng)比較松散，基底下存在濕陷性黃土層的剩余濕陷量為560 mm。若采用錨桿靜壓樁、樹根樁、坑式靜壓樁加固地基，基礎(chǔ)強(qiáng)度不能滿足壓樁反力要求，需對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行壓樁補(bǔ)強(qiáng)，且工序較為復(fù)雜。固采用不需要對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)的地基加固處理方案，如采用夯實(shí)水泥土樁對(duì)基礎(chǔ)圍箍治理或采用鋼筋混凝土灌注樁進(jìn)行基礎(chǔ)托換加固(其上使用現(xiàn)澆梁與混凝土板墻與主控室墻體可靠連接)，達(dá)到建筑不再下沉的目的。

2.1方案一：夯實(shí)水泥土樁

在濕陷性土層地段的條形基礎(chǔ)兩側(cè)采用夯實(shí)水泥土樁進(jìn)行基礎(chǔ)圍箍治理，達(dá)到穩(wěn)定土體的作用。位置見(jiàn)圖1。

2.1.1夯實(shí)水泥土樁設(shè)計(jì)

1)建筑物外圍布設(shè)3排夯實(shí)水泥土樁，詳細(xì)根數(shù)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工確定。

2)設(shè)計(jì)樁徑0.4 m，樁間距0.80 m，樁排距0.40 m。

3)夯實(shí)水泥土樁水泥采用礦渣硅酸鹽水泥P.S32.5 MPa。水泥摻量按30 kg/m計(jì)，樁體充盈系數(shù)不小于1.56。樁體試塊標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d立方體抗壓強(qiáng)度不小于3.5 MPa～4.0 MPa。

4)樁體水泥土平均壓實(shí)系數(shù)不小于0.97。

5)土料有機(jī)含量不大于5%，且不含有凍土和膨脹土。

6)施工前進(jìn)行工藝性試樁。

7)根據(jù)實(shí)際施工情況調(diào)整樁長(zhǎng)，要求穿過(guò)黃土狀粉土或黃土狀粉質(zhì)黏土層進(jìn)入下一層不小于500 mm。

2.1.2夯實(shí)水泥土樁施工

1)清理場(chǎng)地，根據(jù)地基處理加固圖對(duì)原地面進(jìn)行破除。

2)成孔機(jī)進(jìn)場(chǎng)、就位，調(diào)整垂直度。

3)采用掏土成孔至設(shè)計(jì)孔底，并測(cè)量實(shí)際孔徑、孔深；同時(shí)測(cè)量、記錄孔中出現(xiàn)異常情況的深度、厚度。

4)依據(jù)設(shè)計(jì)要求，水泥摻量按照30 kg/m進(jìn)行摻入。水泥、土均勻拌和后方可填入孔內(nèi)。超過(guò)2 h的拌和料不得使用，重點(diǎn)控制土的含水量現(xiàn)場(chǎng)做到“一抓成團(tuán)，一放即散”。土料中有機(jī)質(zhì)含量不得超過(guò)5%，不得含有凍土或膨脹土，使用時(shí)過(guò)10 mm～20 mm篩。

5)待樁體施工至樁頂時(shí)，整片鋪設(shè)720 mm厚的水泥土褥墊層，水泥土配比為200 kg/m3,且擴(kuò)出外排水泥土樁邊緣不小于500 mm，夯填度不大于0.9。

2.2方案二：鋼筋混凝土灌注樁

已建主控室地基處理厚度不滿足規(guī)范要求，采用人工挖孔鋼筋混凝土灌注樁(其上使用現(xiàn)澆梁與混凝土板墻與主控室墻體可靠連接)消除地基濕陷性，位置見(jiàn)圖2。

2.2.1鋼筋混凝土灌注樁設(shè)計(jì)

1)共布置12根。Z1的樁頂標(biāo)高為-1.120，11根；Z2樁頂標(biāo)高為-0.200，1根。

2)設(shè)計(jì)樁徑0.8 m，樁長(zhǎng)要求其樁端全斷面穿過(guò)第②層黃土狀粉土或第②-1層黃土狀粉質(zhì)粘土進(jìn)入第③層細(xì)砂或第④層粉質(zhì)粘土的深度不小于2 m。

3)樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，混凝土保護(hù)層厚度50 mm。單樁承載力特征值不小于1 000 kN。

2.2.2鋼筋混凝土灌注樁施工

1)清理場(chǎng)地，根據(jù)地基處理加固圖對(duì)原地面進(jìn)行破除。

2)采用人工挖孔、樁徑允許偏差±50 mm，樁位偏差不大于1%。樁位偏差不大于100 mm。

3)鋼筋籠制作、安裝應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，可分段制作?，F(xiàn)場(chǎng)可單面焊接，焊縫長(zhǎng)度10d，采用幫條焊。應(yīng)盡量減少接頭，接頭應(yīng)錯(cuò)開(kāi)，同一截面上焊接接頭應(yīng)小于50%。

4)鋼筋籠接頭用焊接，一般先電焊后勘正。所有鋼筋向下的內(nèi)菱角一律要打磨倒角，以免掛管。最后由兩名焊工同時(shí)對(duì)稱焊接，嚴(yán)格保證鋼筋籠平直，不得有扭歪現(xiàn)象，上下節(jié)鋼筋籠應(yīng)對(duì)齊豎直，嚴(yán)禁上下節(jié)鋼筋籠主筋錯(cuò)位彎折連接。

5)鋼筋籠堆放、運(yùn)輸過(guò)程嚴(yán)禁扭轉(zhuǎn)及彎曲。

6)下鋼筋籠時(shí)應(yīng)吊直、對(duì)準(zhǔn)、緩緩下沉，為確保鋼筋籠位置的準(zhǔn)確，應(yīng)采取導(dǎo)向和護(hù)壁措施，避免撞擊和切削孔壁造成塌孔。鋼筋籠下到底后應(yīng)提起沖擊幾次，使鋼筋籠下端鋼圈插入堅(jiān)實(shí)地層，造成孔塞效應(yīng)。然后采取措施，將鋼筋籠固定以防止灌注混凝土或拔導(dǎo)管時(shí)鋼筋籠上浮。

7)混凝土坍落度宜為180 mm～220 mm。開(kāi)始灌注混凝土?xí)r，導(dǎo)管底部至孔底距離為300 mm～500 mm，灌注混凝土?xí)r導(dǎo)管應(yīng)一次埋入混凝土灌注面以下不少于0.80 m；在灌注過(guò)程中，導(dǎo)管應(yīng)埋入混凝土的深度為2.0 m～6.0 m，嚴(yán)禁將導(dǎo)管提出混凝土灌注面?？刂谱詈笠淮喂嘧⒘?，超灌高度宜為0.8 m～1.0 m，鑿除泛漿后必須保證暴露的樁頂混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)等級(jí)。

3 方案對(duì)比

方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表2所示。

表2 方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

方案一中膨脹后的夯實(shí)水泥土樁可以形成豎向屏障，可以有效的限制基礎(chǔ)的側(cè)向位移和防止地下水進(jìn)入地基，褥墊層可以防止主控室周邊地面水進(jìn)入地下。但是因?yàn)榧庸虒?duì)象只是主控室，故圍箍治理不能閉合，作用削弱。

方案二中鋼筋混凝土灌注樁將基礎(chǔ)托換加固，與其上的現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁和混凝土板墻一起改變結(jié)構(gòu)受力體系，通過(guò)混凝土板墻與主控室墻體的錨固作用將力從上通過(guò)樁基傳入持力層。錨固的可靠性成為關(guān)鍵因素。

該主控室提供井下生產(chǎn)用電，施工過(guò)程嚴(yán)禁斷電。電纜溝走線繁雜，盡量不予擾動(dòng)。結(jié)合表2，優(yōu)先考慮方案二。

4 結(jié)語(yǔ)

若主控室周圍無(wú)其他建筑和構(gòu)筑物，且地基加固施工時(shí)不影響生產(chǎn)供電，不存在機(jī)械無(wú)法進(jìn)場(chǎng)等問(wèn)題時(shí)，夯實(shí)水泥土樁圍箍治理地基加固處理效果更好。

井下生產(chǎn)用電不間斷，電纜溝不擾動(dòng)，其他構(gòu)筑物盡量不拆，使用鋼筋混凝土灌注樁進(jìn)行基礎(chǔ)托換加固。

因內(nèi)部墻體皆擺滿了供電柜，生產(chǎn)不能斷電，不能移動(dòng)，故中間墻體部分無(wú)法加固，若進(jìn)水，還是有沉降可能性。

希望能為類似工程提供參考。

[1] JGJ 123—2012，既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JGJ 94—2014，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[3] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[4] GB 50025—2004，濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].

[5] 尹福生，周麗瓊，郭 微.某電廠主變壓器基礎(chǔ)傾斜加固糾偏處理探討[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)報(bào))，2007，40(sup)：293-296.

[6] 郭忠賢，王占雷，楊志紅.夯實(shí)水泥土樁復(fù)合地基共同作用的試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué)，2007，28(4):763-773.

[7] 李 琳，李青寧，張 立，等.咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)大軸力橋梁樁基托換技術(shù)試驗(yàn)研究[J].土木建筑與環(huán)境工程，2015，37(sup)：159-163.

Thefoundationreinforcementschemeandratioofthemaincontrolroomofasubstation

GaoWenting

(ShanxiCokingCoalFenxiMiningGroupDesignInstitute,Jiexiu032000,China)

The situation of the cracks in the main control room of a substation is analyzed, and two foundation reinforcement schemes are proposed for the surrounding buildings, structures and geological conditions. It can be used for reference in similar projects.

foundation reinforcement, self-weight collapsible loess, rammed cement piles, reinforced concrete piles

1009-6825(2017)30-0073-02

2017-08-17

高文婷(1985- )，女，工程師

TU472

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