變電站工程軟土地基處理方法探究

【摘 要】 所謂軟土是指基于靜水或緩流環(huán)境近代沉積的細(xì)粒土，其特點(diǎn)表現(xiàn)在較大的孔隙率、較高的含水率，并且透水性與強(qiáng)度相對較差等方面，并且埋藏相對較深。由于軟土地基強(qiáng)度差，壓縮固結(jié)與剪切變形過程中可能出現(xiàn)較大的沉降，會對建筑物的性能產(chǎn)生直接影響，因此要采取相應(yīng)的方法對軟土地基進(jìn)行加固處理。本文就以某工程實(shí)例針對電站工程軟土地基的方法行研究。

【關(guān)鍵詞】 變電站工程 軟土地基 排水固結(jié)法

1 軟土的工程性質(zhì)

在軟土的物質(zhì)組成中，淤泥中含有較高的粘粒，其不僅比表面積大，而且土體孔隙溶液中含有較高濃度的離子，因此這類地基中天然含水量、液塑限均相對較高。淤泥本身的滲透系統(tǒng)、壓縮系數(shù)對軟土地基加固處理的效果起著決定性作用，而土體孔隙又是影響土體壓縮性與滲透性的決定性因素。土體孔隙可以分為孤立孔隙、粒間孔隙以及粒內(nèi)孔隙等三種，其中孤立孔隙直徑在土體中呈不連續(xù)分布狀態(tài)，但直徑較大，其不會對淤泥的滲透性產(chǎn)生太大影響，但是會對土的固結(jié)產(chǎn)生影響；粒間孔隙分布廣、數(shù)量多，且具有較好的連續(xù)性，決定著淤泥的滲透性與固結(jié)性；粒內(nèi)孔隙對土體的滲透性與固結(jié)性影響較小。軟土的水不斷運(yùn)動，受重力作用的影響，土中孔隙水會滲透流動，孔隙中的水在受到附加應(yīng)力作用時，會由于壓縮固結(jié)作用被擠出，因此將軟土中的水排出，降低軟土水含量可以有效提高軟土的強(qiáng)度。

2 變電站工程軟土地基處理方法實(shí)例分析

2.1 工程概況

某變電站站址原為河灘淤泥地，修建變電站工程時對原河道走向進(jìn)行改造，封鎮(zhèn)東、北兩段河涌，對西側(cè)的灘涂地進(jìn)行清淤處理，修建河堤，河涌水就順勢由變電站南面流向站址西面。工程竣工后經(jīng)過一段時期的應(yīng)用，站內(nèi)外地基出現(xiàn)沉降現(xiàn)象：首先戶外電所設(shè)備場地、各分段間隔小道、碎石地坪以及電纜溝均出現(xiàn)沉降現(xiàn)象；其次站區(qū)西南角轉(zhuǎn)角圍墻伸縮縫處兩側(cè)墻體現(xiàn)出約50mm的位移，經(jīng)現(xiàn)場觀測可知造成該問題的主要原因是由于西側(cè)圍墻外移，且西側(cè)圍墻下站內(nèi)地坪與圍墻基礎(chǔ)交接部位也出現(xiàn)了裂縫；此外，站區(qū)大門的主要道路也出現(xiàn)下沉問題，甚至影響到橋梁段的電纜溝；再次，部分廣場地坪、綜合樓、站內(nèi)北側(cè)個別電纜溝等等，均不同程度的出現(xiàn)了裂縫、沉降、下沉等現(xiàn)象等。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致該變電站地基下沉的主要原因如下：在工程竣工后，要對原河道的走向進(jìn)行大幅改造，河床進(jìn)行清淤處理，還要進(jìn)一步拓寬河道，這些工程會導(dǎo)致站區(qū)西南方向的淤泥層會整體向河道方向運(yùn)動，因此地基就出現(xiàn)大面積下沉的問題，特別是圍墻西南角的位置，新修河堤基礎(chǔ)與圍墻下?lián)跬翂A(chǔ)相距2.2m，且低于擋土墻基礎(chǔ)2.5m，在進(jìn)行河堤基礎(chǔ)施工時，基坑支護(hù)未做好，導(dǎo)致?lián)跬翂A(chǔ)下的地基土產(chǎn)生臨空面，受墻體自身土壓力的作用，擋土墻地基礎(chǔ)現(xiàn)失穩(wěn)、外移的現(xiàn)象。

2.2 變電站軟土地基處理方案

根據(jù)現(xiàn)場勘察情況與實(shí)際地質(zhì)條件，決定采用高壓旋噴注漿法進(jìn)行場地軟土地基的處理。所謂高壓旋噴注漿法屬于土體深層加固方法之一，其作用機(jī)理是通過鉆機(jī)把注漿管探入土層預(yù)定位置，注漿管帶有特殊的噴嘴，利用高壓脈沖泵經(jīng)過鉆桿下端的噴射裝置把水泥漿液以高速噴入土體，液體帶有強(qiáng)大的沖擊力，可以對土層產(chǎn)生切削作用，凡是處于噴流射程內(nèi)的土體均會受到破壞，此時，鉆桿再基于特定的速度旋轉(zhuǎn)低速提升，提升過程中可以完成土體與水泥漿的充分?jǐn)嚢?，直至混合物膠結(jié)硬化后地基中的旋噴樁就形成了，其直徑均勻且強(qiáng)度足夠，最終起到加固地基的作用。具體而言，采用高壓旋噴注漿法處理軟土地基方案如下：

2.2.1 高壓噴樁擋墻

采用高壓噴樁擋墻的主要目的是利用高壓旋噴樁的互相咬合作用，形成水泥土重力式擋墻，用以擋土擋水，以免由于淤泥側(cè)向擠出破壞建筑物，造成地面沉降。設(shè)計方案如下：高壓旋噴樁樁徑設(shè)計為500mm，相鄰樁咬合100mm，樁頂標(biāo)高4m，要求樁身必須達(dá)到穩(wěn)定地層，長度在12m左右。施工過程中，先將注漿管鉆入土層，達(dá)到設(shè)計深度后再用高壓射流將地基土破壞，壓力范圍在20-40mpa，土層注入漿液后會與土體進(jìn)行混合，凝結(jié)成固體形成旋噴樁。樁體互相咬合形成地下連續(xù)重力式擋墻，可以起到有效的擋土、止水的作用。施工過程中要注意保持場地平整，放線、放樁位時要嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙要求進(jìn)行，保證施工的連續(xù)性，注意搭接咬合質(zhì)量。

2.2.2 高壓旋噴樁復(fù)合地基

采用高壓旋噴樁復(fù)合地基的方案目的是提高地基土的承載力，降低工程地面與電纜溝的沉降。具體設(shè)計方案如下：同樣采用樁徑500mm的高壓旋轉(zhuǎn)樁，布樁方式為梅花形，各樁保持1m的樁距，樁頂標(biāo)高5.5m，保證樁身進(jìn)入穩(wěn)定地層，根據(jù)具體的地質(zhì)條件確定樁長，通常在15m左右；保留原擋土墻，并按照原設(shè)計圖紙對兩側(cè)電纜溝進(jìn)行重新施工。施工過程中要在施工前架設(shè)好臨時支架，為了給后面施工環(huán)節(jié)預(yù)留足夠的施工空間，要對電纜進(jìn)行架空處理，并保證其穩(wěn)定性，且施工過程中支架也要牢固、穩(wěn)定，防止發(fā)生傾倒或者變形事故。 利用小型施工機(jī)械將原來的混凝土地面、舊電纜溝拆除，注意不得破壞現(xiàn)有的擋土墻與電纜，并且要及時清理所拆除了建筑垃圾。接下來由于工程地面存在嚴(yán)重的沉降，因此要進(jìn)行素土回填與整平，要求選擇工程性質(zhì)較好的粉質(zhì)粘土或者細(xì)砂等作為回填土，回填土中不得摻雜有機(jī)物質(zhì)等。場地經(jīng)過整平后要保證其密實(shí)度要與機(jī)械施工條件要求相符，整平標(biāo)高至少大于設(shè)計樁頂標(biāo)高500mm，最后在完成樁施工后，再按照原施工圖對路面及電纜溝重新施工。

2.2.3 針對下沉巡視小道及電纜溝沉降、裂縫的處理方案

針對場地中一些巡視小道、電纜溝等存在下沉、裂縫等現(xiàn)象，可以采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方案，為解決傳力問題，可以在各結(jié)構(gòu)支架基礎(chǔ)之間設(shè)置基礎(chǔ)梁，采用植筋施工實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)梁鋼筋與基礎(chǔ)的連接；針對工程場地內(nèi)的碎石地坪，采用填碎石的方案進(jìn)行修補(bǔ)，直至填充至原設(shè)計標(biāo)高。

2.3 施工注意事項

在進(jìn)行高壓旋噴樁施工過程中要注意以下幾點(diǎn)：首先，鉆機(jī)和高壓注漿泵要保持特定的距離，如果發(fā)現(xiàn)孔深有異，或者鉆孔內(nèi)的地下障礙物與地質(zhì)報告內(nèi)容不符，則要進(jìn)行詳細(xì)的記錄；在注漿管貫入土層過程中，噴射注漿參數(shù)值與設(shè)計要求相符即可進(jìn)行噴漿，從上到下提升注漿管進(jìn)行噴射注漿；如果工程要求擴(kuò)大噴漿范圍、提高旋噴樁的強(qiáng)度，則要采用先噴一遍清水再噴兩遍水泥漿的復(fù)噴措施；注意觀測高壓噴射注漿過程中的異常現(xiàn)象，比如壓力驟然發(fā)生大幅變化或者大量冒漿，則要及時查明原因并采取解決措施；完成高壓噴射注漿后，為防止?jié){液凝固收縮，對樁頂高程產(chǎn)生影響，要將注漿管迅速拔出，如果必要可以采取二次注漿或者冒漿回灌等措施；此外，要做好施工記錄，高壓噴射注漿的各項參數(shù)、施工過程中的異常問題等均要詳細(xì)記錄下來，留作后續(xù)備查。

2.4 工程竣工的質(zhì)量檢驗與變形監(jiān)測

針對高壓旋噴注漿工藝的質(zhì)量檢驗方法包括開挖檢查、鉆孔取心、標(biāo)準(zhǔn)貫入以及壓水試驗等，在本工程中進(jìn)行強(qiáng)度檢測時選擇鉆心法與標(biāo)準(zhǔn)貫入法進(jìn)行檢測，鉆孔取心10塊，標(biāo)準(zhǔn)貫入10點(diǎn)，檢測十天；標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘重6315kg，自由落距76cm。利用鉆孔取心法檢測，由結(jié)果可知，試塊的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值最小可達(dá)0.9mpa，最大可達(dá)1.4mpa；利用標(biāo)準(zhǔn)貫入法檢測，由結(jié)果可知，試驗點(diǎn)錘擊數(shù)最小為4擊，最大可達(dá)8擊。通過質(zhì)量檢驗可知，采用高壓旋噴注漿法進(jìn)行軟土地基的處理，可以大幅提升地基的容許承載力，從而滿足設(shè)計要求。

完成工程施工后要進(jìn)行持續(xù)的變形監(jiān)測。因為本工程實(shí)例中的變電站處于正常的運(yùn)行狀態(tài)，因此保證電氣設(shè)備的安全性至關(guān)重要，所以從治理施工開始，就要對一些重點(diǎn)部位進(jìn)行全面監(jiān)測，包括河涌堤壩、構(gòu)支架基礎(chǔ)以及鐵塔基礎(chǔ)等，根據(jù)國家、行業(yè)現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)范進(jìn)行全面、全程監(jiān)測。本工程中土層為淤泥質(zhì)土，其不僅滲透性差，而且固結(jié)速度緩慢，采取各類施工方案時要制定有效的措施，防止泥漿飛濺等各類施工因素對變電站的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，如有必要，要制定出合理的停電方案。

3 結(jié)語

當(dāng)然巖土工程治理只是一項補(bǔ)救措施，目的是通過恰當(dāng)?shù)膸r土工程手段阻止巖土工程破壞的繼續(xù)，盡量彌補(bǔ)已形成的變形。在變電站工程施工過程中如果遇到軟土地基，要充分了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)的承載力與基礎(chǔ)變形要求，查明地質(zhì)特點(diǎn)與土質(zhì)要求，然后采取合理的地基處理方案，從而保證軟土地基處理的科學(xué)性與適用性。

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