拟建220 kV变电站场地强夯地基处理方案设计

王 楠

(河海大学文天学院)



拟建220 kV变电站场地强夯地基处理方案设计

王 楠

(河海大学文天学院)

对于位于山前冲洪积倾斜和坡洪积倾斜平原地带，往往由于地势原因，拟建设场地的地层厚度不一致，给大面积强夯地基处理带来一定的困难。为此，以河北省赤城县拟建的某220 kV变电站场区为例，针对建设区内地势特征，结合地层厚度分布特性，有针对性地对强夯地基处理方案进了设计，对于降低工程施工成本，缩短施工周期有一定的参考价值。

强夯地基 地势特征 地层厚度 处理方案

拟建的国家电网公司某户外220 kV变电站位于河北省赤城县，距小营村东约600 m，距国道G112南侧约100 m，省道S241约275 m。建设区域南北长125 m，东西宽约100 m，该区北侧紧邻G112国道，交通便利。站区范围内地形南高北低，相对平坦、较开阔，周围自然环境较好，附近虽有工厂，但污染较少，区内无矿产资源，不存在压矿问题，也不存在采空区，此外区内无重点保护的自然、人文遗址，也无机场和军用设施。为缩短工程建设周期，提高工程质量，本研究针对站区地层特征，对区内强夯地基处理方案进行研究。

1 工程地质概况

拟建的某220 kV变电站场地内的主要地基土层由上至下分别为：①粉质黏土，灰黑色，厚3.4～4.0 m，具强烈湿陷性；②黄土状粉土，褐黄色，厚0.5～5.30 m，具中等湿陷性；③粉土，褐黄色，厚0～1.2 m，具轻微—不具湿陷性；④卵石层，杂色，密实，中—粗砂充填，未揭穿。场地范围内总体地形平坦开阔，地下水位埋深大于30 m，场地湿陷性等级为Ⅱ级非自重湿陷性，各深度土层的主要物理力学参数见表1。

依据场区工程地质概况，可选的地基处理方案有强夯、柱锤挤密工艺的灰土挤密桩、水泥土挤密桩、挤密CFG、大开挖换填等。无论何种方案，按要求均须全部消除场地湿陷性，处理后地基承载力不小于180 kPa，以满足上部建(构)筑物建设要求。

表1 场地内土层物理力学参数

2 地基处理方案设计

拟建场地整平后标高约95.0 m，根据建筑物概况、《岩土工程勘测报告书》、《建筑地基处理技术规范》(JGJ79—2012)[1]、《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB 50025—2004)[2]、《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)[3]，采用强夯地基处理或挤密工艺的灰土、水泥土桩复合地基方案较适宜。经过地基处理方案的比选和经济技术分析评价，并结合施工工期要求，确定采用强夯施工方案，设计强夯夯击能为8 000 kN·m，间距4.0 m×4.0 m，处理后的地基承载力不小于180 kPa，故场地周边须挖隔震沟，导致施工范围将远超出建筑红线，且须移动外侧地下光缆和地面高压线，8 000 kN·m的夯击能可能影响到邻近居民与工厂。若减小夯击能，则需开挖运土出场，下部土层强夯施工完毕后，再将运出场地的土运回，场地整平后再进行强夯。在工程总造价不变的情况下，工期将延期2周。

拟建场地土样含水量若接近最优含水量，则可适当降低夯击能，可达到设计的加固深度；反之，含水量过大，施工中将出现“橡皮土”或因含水量过小，有效加固深度会减小。为提高设计方案的可靠性，从现场取样(粉土层)进行了击实试验，结果见表2。由表2可知：拟建场地土层含水量(17.62%)接近最优含水量(17.6%)，因此对施工较有利。

表2 击实试验结果

注：筒质量为4 589.3 g，筒体积为947.4 cm3。

强夯法的有效加固深度既是反映处理效果的重要参数，又是选择地基处理方案的重要依据。影响有效加同深度的因素除夯锤重、落距外，还与夯击次数、锤底单位静压力、地基土性质、不同土层厚度和埋藏顺序以及地下水位等密切相关。本研究施工拟选择夯锤直径为2.5 m，锤重17.8 t，吊高16.9 m，自由落体自动脱钩，夯击能为3 000 kN·m，经计算得加固深度约6.9 m。顾及到场地底层为卵石层，强夯冲击波的反射能力较强，预计在夯击能为3 000 kN·m的夯击下，加固深度可达到7.0～7.5 m，满足工程施工要求。

本研究拟建场地的平整、强夯施工顺序为：①将表层耕植土清除，场地北侧需加固处理的土层厚度仅为3.8～4.50 m，最大不超过6.0 m，由于需要加固土层的含水量接近塑限含水量，因此，用3 000 kN·m的夯击能进行强夯施工可满足加固深度要求；②在场地北侧的第一次和“隔排跳打”第二次点夯施工完毕后，进行北侧夯击能为1 000 kN·m的满夯施工；③进行场地整平，确保北侧土层厚度达到9～11 m，下部4～6 m的土层已得到强夯处理，未处理的素填土厚度为4.5～5.1 m，在点夯施工完毕后，后期满夯的有效影响深度可达2.5～3.5 m，可完成北侧地表回填土的夯实目标，南侧土层厚为9.8～11.2 m，下挖深度为4.8～6.5 m；④全场地采用3 000 kN·m的夯击能，用“隔排跳打”工艺进行施工，可完全消除拟建场地土的湿陷性；⑤在场地整平后，采用夯击能为1 000 kN·m进行满夯施工。由于强夯施工和场地整平可穿插同步进行，故可大幅度缩短施工工期。

3 强夯地基处理效果分析

施工完毕一周后，共布置静载荷试验点9个(编号为1#～9#)，湿陷性检测点12个(编号为10#～21#)对本研究方案的施工效果进行检测，其中1#点的检测结果如表3所示。由表3可知：本研究方案基本消除了场地土体的湿陷性，可见该场地采用3 000 kN·m的夯击能进行强夯地基处理达到了设计要求。

表3 1#点检验结果

4 结 语

以河北省赤城县某户外220 kV变电站拟建场地为例，结合区内地层特征及相关施工要求，对区内强夯地基处理方案进行了设计施工，有效解决了区内土体的湿陷性，此外，由于强夯施工和场地整平可穿插同步进行，在一定程度上缩短了施工周期，对于类似工程有一定的参考价值。

[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.JGJ 79—2012 建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[2] 中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 50025—2004 湿陷性黄土地区建筑规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[3] 中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 50007—2011 建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

2016-06-13)

王 楠(1997—)，女，243031 安徽省马鞍山市。