黃彪 劉安堯 呂怡樺 王浩雅 龔愛(ài)民 趙月亞

【摘 要】?金沙江右岸新灘工程區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜，地基處理不得當(dāng)則會(huì)出現(xiàn)工程事故而造成經(jīng)濟(jì)損失。文章結(jié)合實(shí)際工程，提出了針對(duì)此場(chǎng)地的勘察及地基處理的方法： 結(jié)合傳統(tǒng)勘察方法，開(kāi)展了巖、土物理力學(xué)性質(zhì)分析、場(chǎng)地巖土工程條件評(píng)價(jià)，探明110 kV新灘變電站的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件，為變電站的巖土工程的設(shè)計(jì)提供場(chǎng)地的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)資料，以及設(shè)計(jì)地基參數(shù)，對(duì)場(chǎng)區(qū)巖土工程進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)，并對(duì)不良地質(zhì)作用的防治、處理方案作出論證和建議，解決了場(chǎng)地順向坡的穩(wěn)定性問(wèn)題，場(chǎng)地場(chǎng)平開(kāi)挖困難等問(wèn)題，為同類(lèi)工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】變電站設(shè)計(jì); 穩(wěn)定性評(píng)價(jià); 勘察設(shè)計(jì); 地基基礎(chǔ)處理

變電站選址應(yīng)遵循“變電站建設(shè)應(yīng)符合國(guó)家土地使用政策，節(jié)約用地，盡量利用荒地、劣地、坡地，不得將站址建在已有滑坡、泥石流、大型溶洞、礦產(chǎn)采空區(qū)等地質(zhì)災(zāi)害地段”[1]和“站址選擇應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷分布、城鄉(xiāng)規(guī)劃、征地拆遷以及電力通道等要求進(jìn)行全面綜合考慮”[2-3]的規(guī)定，對(duì)不利地段，應(yīng)提出避開(kāi)要求，當(dāng)無(wú)法避開(kāi)時(shí)，應(yīng)采取有效措施。隨著國(guó)家電網(wǎng)公司推廣實(shí)施“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、工業(yè)化”變電站，為了節(jié)約土地資源，變電站站址選擇越來(lái)越復(fù)雜，尤其像云南高原地區(qū)，高原河流、地質(zhì)條件復(fù)雜[4-8]。

金沙江右岸新灘工程區(qū)為本區(qū)排泄最低基準(zhǔn)面。場(chǎng)地巖、土層主要為第四系覆蓋層和下伏基巖。其中覆蓋層分為坡積層（Q4dl）粉質(zhì)黏土;下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙廟組（J2s2）泥質(zhì)粉砂巖、砂巖。砂巖主要為粉砂巖和細(xì)砂巖，泥質(zhì)粉砂巖具有一定的崩解性[9-10]，新灘大部分區(qū)域均有基巖出露，整個(gè)場(chǎng)區(qū)基巖埋深較淺，主要的巖土工程問(wèn)題為場(chǎng)地順向坡的穩(wěn)定性問(wèn)題，場(chǎng)地場(chǎng)平開(kāi)挖困難[11]。本文通過(guò)探明110 kV新灘變電站的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件，為變電站的巖土工程的設(shè)計(jì)提供場(chǎng)地的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)資料，以及設(shè)計(jì)地基參數(shù)，對(duì)場(chǎng)區(qū)巖土工程進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)，并對(duì)不良地質(zhì)作用的防治、處理方案作出論證和建議。為此本文通過(guò)研究金沙江右岸新灘變電站地基進(jìn)行勘察與基礎(chǔ)方案研究，對(duì)工程建設(shè)有重要的意義，為同類(lèi)工程提供可靠經(jīng)驗(yàn)。

1 巖、土物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)勘探揭露情況，本次勘察揭露1層土層，2個(gè)基巖層。為查明各巖土層的物理力學(xué)特性，本次勘察進(jìn)行了室內(nèi)巖、土物理力學(xué)試驗(yàn)，其中土樣2組，巖樣6組。因土層較薄，且多含碎塊石，未能進(jìn)行土的原位測(cè)試。

1.1 室內(nèi)巖土試驗(yàn)成果分析

項(xiàng)目包括巖土物理、力學(xué)性質(zhì)常規(guī)試驗(yàn)[12-13]。在取原狀土樣的過(guò)程中，由于場(chǎng)區(qū)土層較薄，且多含碎塊石，一般在0.5 m，因此本次勘察僅采取到了2組原狀土樣進(jìn)行室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，其中一組因擾動(dòng)，未能進(jìn)行相應(yīng)的物理、力學(xué)試驗(yàn)。本次勘察共采取6組巖樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)。試驗(yàn)得出的各巖土層物理、力學(xué)參數(shù)按規(guī)范要求進(jìn)行了匯總統(tǒng)計(jì)分析。

1.1.1 室內(nèi)土工試驗(yàn)

勘察共完成2組土樣的常規(guī)物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)，見(jiàn)表1。粉質(zhì)黏土含水量平均值為18.1 %，孔隙比平均值為0.71，液限平均值為29.95 %，壓縮系數(shù)a0.1～0.2平均值為0.42 MPa-1，系中等壓縮性土。

1.1.2 室內(nèi)巖石試驗(yàn)

根據(jù)勘察范圍內(nèi)的巖性差異、巖石空間分布特點(diǎn)及裂隙發(fā)育程度，在不同的位置、不同深度選取有代表性的巖塊進(jìn)行巖石的物理、力學(xué)性試驗(yàn)，共取巖樣6組，主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有密度、空隙率、吸水率、抗壓強(qiáng)度（干、濕抗壓）等，但其中的泥質(zhì)粉砂巖層，因巖體較為破碎，未能采取巖樣進(jìn)行試驗(yàn)。從試驗(yàn)成果看中等風(fēng)化砂巖為堅(jiān)硬巖，飽和抗壓強(qiáng)度在74.3～136.1 MPa間，平均值為99.51 MPa，軟化系數(shù)平均值為0.72，見(jiàn)表2。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比，泥質(zhì)粉砂巖屬較軟巖。

1.2 巖土物理力學(xué)參數(shù)建議值

根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果，結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比，提出勘察區(qū)地基巖土物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)成果建議值，見(jiàn)表3。

2 場(chǎng)地巖土工程條件評(píng)價(jià)

2.1 場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

根據(jù)GB/18306-2018《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》雙參數(shù)修正，勘察區(qū)50年超越概率10 %的基巖場(chǎng)地地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，相應(yīng)地震基基本烈度為Ⅶ度。根據(jù)GB50011-2010（2016版）《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，勘察區(qū)的設(shè)計(jì)地震分組按第二組考慮。場(chǎng)區(qū)內(nèi)地形、地貌簡(jiǎn)單，地層單一，無(wú)特殊巖土;基巖總體埋深較淺，在場(chǎng)區(qū)內(nèi)大面積出露，場(chǎng)地穩(wěn)定性較好，但場(chǎng)平后場(chǎng)區(qū)內(nèi)為半挖半填地基，故綜合判定為場(chǎng)地對(duì)建筑抗震不利地段。

2.2 場(chǎng)地類(lèi)別

本次勘察未進(jìn)行波速測(cè)試，根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)情況（勘察區(qū)覆蓋層厚度均小于3 m，屬中硬土）和以往工程經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比，初步判定勘察區(qū)現(xiàn)狀場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅰ1類(lèi)，但場(chǎng)平后，填土厚度最大達(dá)6.03 m，結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)判定場(chǎng)平后場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，場(chǎng)地內(nèi)無(wú)可液化土層。

2.3 構(gòu)造對(duì)地基的影響

勘察區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，無(wú)三級(jí)以上的斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要發(fā)育兩組陡傾角的節(jié)理裂隙，故構(gòu)造對(duì)地基的影響甚微。

2.4 地基巖土強(qiáng)度評(píng)價(jià)

場(chǎng)區(qū)內(nèi)覆蓋層為坡積層（Q4dl）粉質(zhì)黏土，強(qiáng)度評(píng)價(jià)如下：

含碎礫石粉質(zhì)黏土：稍濕，可塑狀態(tài)，局部呈硬塑狀。局部含中等風(fēng)化—強(qiáng)風(fēng)化砂巖碎礫石。厚度變化不大，一般為0.3～1.0 m，局部達(dá)1.9 m。在場(chǎng)區(qū)普遍分布，局部缺失，承載力特征值為180 kPa。

強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖巖芯呈碎屑狀，總體上屬極破碎巖體，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)，承載力一般。中等風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、砂巖巖芯一般呈柱狀，短柱狀、少量餅狀及碎塊狀，總體上屬較完整巖體。根據(jù)巖體飽和單軸抗壓強(qiáng)度判斷，巖石為堅(jiān)硬巖，但其中的泥質(zhì)粉砂巖互層屬較軟巖，因此總體上巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ級(jí)，承載力較高。

2.5 地基均勻性評(píng)價(jià)

勘察區(qū)目前覆蓋層厚度較薄，一般在0.5 m左右，局部達(dá)1.9 m（ZK05、ZK07），厚度變化不大，在勘察區(qū)中南部地段有大面積基巖出露，無(wú)可壓縮層，總體上場(chǎng)地地基均勻性較好，屬均勻地基。

據(jù)設(shè)計(jì)提供的《110kV新灘變電站土方平衡圖》，場(chǎng)區(qū)場(chǎng)平后為兩個(gè)平緩的臺(tái)階，其中北部主要為填方區(qū)，局部為挖方區(qū)，場(chǎng)平高程在480.96～481.96 m之間，最大填筑厚度為6.03 m，最大開(kāi)挖厚度為2.02 m;南部為半挖半填區(qū)，場(chǎng)平高程在485.46～487.00 m之間，最大填筑厚度2.82 m，最大挖方厚度7.12 m。

經(jīng)場(chǎng)平后，從場(chǎng)地存在土巖組合地基等工程地質(zhì)條件來(lái)看，場(chǎng)地地基為巖土組合地基，可壓縮層厚度差異較大。故總體上，場(chǎng)地地基均勻性較差，屬不均勻地基。

2.6 地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

場(chǎng)地為緩坡地形，地形坡度約為15～20°，不臨高大邊坡，場(chǎng)區(qū)內(nèi)無(wú)滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)作用，但在場(chǎng)區(qū)的東部約50 m處發(fā)育一懸崖，在其后緣伴有南北走向，近直立的卸荷裂縫發(fā)育，對(duì)勘察區(qū)具有一定的影響。另外，場(chǎng)區(qū)基巖為順坡向產(chǎn)出，傾角與地形坡度相近，但場(chǎng)區(qū)內(nèi)節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖體完整性較好，巖層層面結(jié)合較好，且區(qū)內(nèi)地下水埋深較大（大于20 m），地基巖體存在沿坡滑動(dòng)的可能性不大，場(chǎng)地地基總體穩(wěn)定性一般。

場(chǎng)平開(kāi)挖后，場(chǎng)區(qū)后緣開(kāi)挖邊坡高度一般為5.0～5.78 m，均為巖質(zhì)邊坡，盡管為順向坡，但節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖體完整性較好，巖層層面結(jié)合較好，且無(wú)地下水，開(kāi)挖邊坡穩(wěn)定性較好，故開(kāi)挖坡比建議為1∶0.3～直立。開(kāi)挖中采用控制爆破，減少爆破對(duì)巖體的破壞，由于泥質(zhì)粉砂巖具有崩解性，應(yīng)及時(shí)對(duì)開(kāi)挖邊坡進(jìn)行錨噴支護(hù)，并加強(qiáng)邊坡后緣的地表水排水工作。

2.7 場(chǎng)地適宜性評(píng)價(jià)

從地質(zhì)構(gòu)造角度看，場(chǎng)區(qū)內(nèi)無(wú)Ⅲ級(jí)以上斷裂的斷裂及活動(dòng)性斷裂穿過(guò)，為穩(wěn)定性稍好的地段;從地形、地貌角度看，場(chǎng)地開(kāi)闊，無(wú)高邊坡，無(wú)滑坡、崩塌、泥石流、地裂縫、地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害，場(chǎng)區(qū)內(nèi)主要的不良地質(zhì)作用為東部約50 m處發(fā)育的懸崖，對(duì)場(chǎng)地的適宜性存在一定影響，故總體上本場(chǎng)區(qū)場(chǎng)地基本適宜建筑。

2.8 場(chǎng)地地基巖土的電阻率成果分析

本次勘察共進(jìn)行了26點(diǎn)電阻率測(cè)試，測(cè)試成果見(jiàn)表4，表層土的電阻率一般在58～529 Ω·m之間，平均值為213.95 Ω·m，變異系數(shù)較大，為0.63，說(shuō)明表層土的電阻率存在較大差異，基巖電阻率一般在173～319 Ω·m，平均值為234.85 Ω·m，變異系數(shù)為0.16，基巖的電阻率較為穩(wěn)定。

2.9 地下水、土對(duì)地基的影響

2.9.1 地下水對(duì)地基的影響

本次勘察未勘測(cè)到地下水位，根據(jù)初步判斷，勘察區(qū)地下水位埋深大于30 m，并在基巖內(nèi)波動(dòng)，故地下水對(duì)建（構(gòu)）筑物地基影響不大。

2.9.2 水、土的腐蝕性

勘察未揭露到地下水，因此未能采取水樣進(jìn)行地下水的腐蝕性分析。根據(jù)電阻率測(cè)試結(jié)果，土的土壤視電阻率在100.48～376.8 Ω·m之間，見(jiàn)表5。根據(jù)土壤視電阻率，初步判斷土對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，評(píng)價(jià)方法見(jiàn)表6。

3 地基基礎(chǔ)方案評(píng)價(jià)

（1）綜合樓。根據(jù)設(shè)計(jì)資料，綜合樓占地134.02 m2，大部分處于填方區(qū)，填方厚度在0～3 m之間，僅ZK04鉆孔附近為挖方區(qū)，開(kāi)挖厚度在約0.2 m。場(chǎng)平后，地面高程在481 m左右，基巖埋深在0.3～4 m之間，壓縮層厚度變化較大，在填土較淺的地段采用淺基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底面將置于基巖之上，在填土較厚的地段建議采用墩基礎(chǔ)形式，并以基巖作為持力層，這樣可以消除地基不均勻?qū)ㄖ飵?lái)的不良影響，而且該區(qū)域基巖埋深不大，無(wú)地下水的影響，施工難度不大。

（2）配電裝置室。根據(jù)設(shè)計(jì)資料，配電裝置室為地上二層，占地307.45 m2，全部處于填方區(qū)，填方厚度在0.7～4 m之間。場(chǎng)平后，地面高程在481 m左右，基巖埋深在1～6 m之間，壓縮層厚度變化較大。因此建議在填土較淺的地段采用淺基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底面將置于基巖之上，在填土較厚的地段建議采用墩基礎(chǔ)形式，并以基巖作為持力層。

（3）1號(hào)、2號(hào)主變壓器。根據(jù)設(shè)計(jì)資料，1號(hào)、2號(hào)主變壓器，處于挖、填方區(qū)分界線附近，最大填方厚度在1 m左右，最大挖方厚度也在1 m左右。場(chǎng)平后，地面高程在481.5 m左右，基巖埋深在0～1 m之間，可采用淺基礎(chǔ)，并以基巖作為持力層。

（4）1#組～ 4#組組合式電容器組。根據(jù)設(shè)計(jì)資料，1#組～ 4#組組合式電容器組均處于挖方區(qū)，挖方厚度在0.6～3.8 m之間。場(chǎng)平后，地面高程在485 m左右，地基全部為基巖，可采用淺基礎(chǔ)，并以基巖作為持力層。

（5）變電構(gòu)架。根據(jù)設(shè)計(jì)資料，場(chǎng)區(qū)內(nèi)的所有變電構(gòu)架均處于挖方區(qū)，挖方厚度在0～5 m之間。場(chǎng)平后，地基全部為基巖，可采用淺基礎(chǔ)，并以基巖作為持力層。

4 地基處理建議

場(chǎng)地在場(chǎng)平過(guò)程中會(huì)有大量的土石方開(kāi)挖、回填。對(duì)于填方區(qū)域，應(yīng)嚴(yán)格控制填土的質(zhì)量，以減小填土沉降帶來(lái)的不利影響;對(duì)于挖方區(qū)域，挖方深度范圍內(nèi)多為堅(jiān)硬巖體，開(kāi)挖具有一定的難度，建議不要采用大規(guī)模爆破開(kāi)挖，以免破壞巖體完整性，并造成不必要的超挖，對(duì)超挖的部分，應(yīng)采用級(jí)配碎石回填，并壓實(shí)后方可作為淺基礎(chǔ)持力層[14-17]。

5 結(jié)論及建議

5.1 結(jié)論

（1）勘察區(qū)為中等復(fù)雜場(chǎng)地。巖土工程勘察等級(jí)為乙級(jí)地震基本烈度為Ⅶ度。綜合判斷為場(chǎng)地對(duì)建筑抗震不利地段。

（2）場(chǎng)內(nèi)無(wú)滑坡、崩塌、泥石流、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害，不良的地質(zhì)作用主要是場(chǎng)區(qū)東部約50 m處發(fā)育的懸崖和巖體風(fēng)化，對(duì)于東部的懸崖，建議對(duì)其做進(jìn)一步的穩(wěn)定性分析和評(píng)價(jià)，并加強(qiáng)觀測(cè);強(qiáng)風(fēng)化巖體分布范圍有限，其對(duì)工程的影響較小。

（3）場(chǎng)地地基主要為含碎塊石粉質(zhì)粘土和強(qiáng)風(fēng)化、中等風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、砂巖。場(chǎng)區(qū)內(nèi)最大開(kāi)挖厚度為7.12 m，最大填方厚度為6.03 m，場(chǎng)平后地基為不均勻地基。

（4）根據(jù)土壤視電阻率測(cè)試結(jié)果，可以判斷場(chǎng)區(qū)內(nèi)的土層對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性。

（5）場(chǎng)地水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，地下水埋深大于30 m，無(wú)基礎(chǔ)抗浮穩(wěn)定問(wèn)題。

（6）場(chǎng)區(qū)基巖為順坡向產(chǎn)出，傾角與地形坡度相近，但場(chǎng)區(qū)內(nèi)節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖體完整性較好，巖層層面結(jié)合較好，且區(qū)內(nèi)地下水埋深較大（大于20 m），地基巖體存在沿坡滑動(dòng)的可能性不大，場(chǎng)地地基總體穩(wěn)定性一般。

（7）場(chǎng)區(qū)后緣開(kāi)挖邊坡高度一般為5.0～5.78 m，均為巖質(zhì)邊坡，盡管為順向坡，但節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖體完整性較好，巖層層面結(jié)合較好，且無(wú)地下水，開(kāi)挖邊坡穩(wěn)定性較好，故開(kāi)挖坡比建議為1∶0.3～直立。

（8）根據(jù)工程特點(diǎn)并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件，建議在綜合樓處淺基礎(chǔ)和墩基礎(chǔ)相結(jié)合的基礎(chǔ)形式;配電裝置室可采用淺基礎(chǔ)（以基巖作為持力層）和墩（樁）基礎(chǔ)（以基巖作為持力層）相結(jié)合的基礎(chǔ)形式;其余各建（構(gòu)）筑物可采用淺基礎(chǔ)，并以基巖作為持力層。

5.2 建議

（1）基礎(chǔ)開(kāi)挖過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)驗(yàn)槽工作，對(duì)開(kāi)挖揭露到的異常情況應(yīng)及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)工程處理，必要時(shí)進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充勘察。

（2）場(chǎng)區(qū)內(nèi)主要建筑物均處于填方區(qū)，地基均勻性等相對(duì)較差，而挖方區(qū)場(chǎng)平后大部分區(qū)域?yàn)榛鶐r，地基均勻性較好。建議在不影響建筑物使用功能的前提下，對(duì)場(chǎng)區(qū)內(nèi)的各單體建筑物進(jìn)行重新布置，將主要建筑物調(diào)整至挖方區(qū)，這樣更利于主要建筑物的穩(wěn)定。

（3）對(duì)具體的基礎(chǔ)形式應(yīng)從工程造價(jià)、上部結(jié)構(gòu)要求等方面比較研究確定。

（4）開(kāi)挖邊坡的穩(wěn)定性應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)面特征進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)算，并進(jìn)行錨噴支護(hù)。

（5）由于場(chǎng)區(qū)處于順向坡上，建議在填土層的下側(cè)增設(shè)支檔結(jié)構(gòu)，并先對(duì)填方區(qū)的原地基開(kāi)挖成臺(tái)階式后再進(jìn)行回填[18-20]。

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