电力土建工程中推广复合地基理论在工程中的运用

谢博仙

宁夏送变电工程有限公司

1 引言

在我国经济建设阶段，电力工程占据着很高地位，建构筑物高、大、重、深等均是电力土建工程的特点，对地基承载及抗变形能力等均提出较高的要求，尤其是管道、设备等对地基差异性沉降的要求更为严格。改革开放以后，多种地基处理的新技术、新理念被引入至国内，复合地基便是其一。合理应用复合地基能将其自身增强体与天然地基土体的承载潜能发挥出来，经济性、适用性均较高[1]。为更好地推广复合地基技术方法，本文结合具体案例，较为详细地探究复合地基理论在土建工程施工中的应用情况。

2 项目概况

A市为减轻供电压力，拟建220kV变电站项目，增设了很多新设备，新型变压器便是其一，实测标高1.22m，活荷载70N∕m2。经现场勘测发现本工程所在区土质偏差，地下水位偏高，土层含水量偏高，空隙相对较大，自身具有很高的压缩性。设计要求本地基的承载力标准应高于180kPa，但天然地基承载力不满足设计要求。为更好地满足新建变电站当下的荷载需求，本项目建筑企业拟定应用水泥土搅拌桩复合地基去强化地基的承载力，进而使变电站二道安全性、可靠性得到更大保障。

3 基于变形控制与变形协调方法的地基设计

从宏观上，地基设计有强度设计与变形计算两部分，前者能加强建筑体变形值的控制，使其始终不高于地基变形的容许值，是需要遵守的一条重要原则；结合地基变形量的检测结果去检验基础设计的合理性，是变形控制理论的基本思想。电力土建工程设计实践中对地基变形提出的要求和普通工民用建筑之间存在一定差异，需要同时满足结构、设备、高温、高压管道等对地基变形提出的要求。故而，实践中应加强土建地基变形问题的控制，这是优化电力工程建设质量的有效方法之一[2]。

计算土建工程变形量时，还应重视提升精准度。既往测算沉降量时可能会形成较大的误差，从某种程度上讲，这种情况对变形控制理论在地基设计领域内的推广起到了一定的制约作用。针对既往因“规范”沉降计算公式使用时会形成一定误差的情况，当下新“规范”内已经采用经验修正系数的方式作出调整了。尽管如此，岩土工程师在计算沉降量时还需关注如下几点问题，以防引起新的误差。

（1）面对不同深度，沉降计算时应依次按照其自重应力和附加应力之和的应力范畴取Es值，如果面对的是深部土层，则需要取应力范畴内较大的模量值，使其模量值有所提升。

（2）测算沉降荷载时，不能只考虑标准荷载及永久荷载，也要考虑瞬间荷载，包括风、地震等，故而测算出的工程地基承载力及变形荷载组合会存在差异，在工程设计中应重视分析如上问题。

（3）认真分析计算沉降点的地质材料，重点解读土层不均匀分布对地基沉降形成的影响。

（4）计算变形中的应力值应用的是附加应力值，这主要是因为伴随深度的拓展，自重应力是自然形成的，不会出现沉降量。

4 复合地基理论在土建工程中的应用

4.1 施工前期准备

首先，指派工人做好施工现场的清理工作，确保其干净、整洁。本工程某标段上存有斜坡，方案采用DCS法进行处理，使地表和横断面能处于同个平面上。结合工程现场情况，试验检测地基的压实系数＞90%，估计到有效设计台阶的实际需要，方案把其高度控制在0.6m，确保台阶的宽、长均符合长螺旋钻机安全生产的要求。

其次，认真做好工程图纸设计工作。复合地基建设阶段，应依照设计图纸内容清晰标注具体工作内容，并且要指派技术人员进行规范化操作，可以采用竹桩或撒石灰画圈完成标记。鉴于复合地基自身的特殊性，需要对工程地表进行一定处理，将其平整度维持在较高水平，精准地测算出进桩的深度值。

再者，因为变电站项目所在地地基相对较弱，发生沉降情况的风险相对较大，有关技术人员一定要认真做好准备工作，搭建沉降观测网，埋设相应的桩体，且要实现测量的精准化。在以上工作准备就绪后，还要严格依照相关规范开展地基地质检测工作，严格审查有关资料，做到翔实记录。

最后，结合复合桩的设计情况，选择型号适宜的螺旋钻机，通过试验检测机械设备的性能、安全性，判断其是否符合安全施工的要求，试验中复合桩数量要≥4根，依照设备、工艺、施工次序开展试验，确保复合地基桩的材料选择、混合料配合比设计、搅拌时间控制等均有依据。

4.2 钻机就位

在以上所有准备工作结束后，应适当调整钻机位置，利用桩基塔身的垂直标杆去检查塔身导杆，矫正设备方位，确保钻杆能瞄准复合地基中心实现垂直施工作业，将钻杆的垂直度偏差控制在1%以内，复合地基的桩位偏差量要小于5cm。

4.3 钻进到设计标高

钻机就位以后就开始进行钻孔，具体操作之前要先关闭钻头阀门，向下方缓慢移动钻杆，确保钻头不接触到地面。而后开启电机，开始持续钻进，并严格依照先慢后快的原则。钻孔操作过程中，遇到一些特殊问题在所难免，比如当遇到较硬的土层时，钻杆自身就会出现摇晃现象，此时需要减小进尺速度，通过缓缓进尺确保钻杆能顺利抵达设计标高。

在钻进的整个过程中，均要维持钻机状态的稳定性，严禁出现倾斜、错位等不良现象。可以采用如下几个标准判断硬质基底：一是钻进电流表抵达试验桩，并且获得了到达硬底的试验值；二是钻杆钻进速度偏低，并且钻杆自身出现了较明显的摇晃情况；三是对钻杆进行取芯后再行判别。

4.4 搅拌与灌注混合料

在开展该项工作前，要确保原材料质量符合设计要求，混合时严格依照规定的比例进行配置。采用集中搅拌站为复合地基桩进行集中供料，并要利用专门的运输车辆及时将其运送到工程现场指定地点。严格依照设计顺序进行上料操作，碎石搅拌在前，再添加适量水泥、粉煤灰等共同搅拌所有原材料，将搅拌时间控制在1min内。搅拌工作整体结束后，要对各台搅拌料开展试件检验分析工作，将混合料的坍落度调控在160mm～200mm区间内，并且要符合设计强度。要用专门设备泵送混合料，采用试桩的方式能够确定具体的泵送量，实践中应依照试桩数目计算出混合料的具体泵送量，要求泵送工序要持续推进，严禁中断。

当观察到钻杆内充满了混合料时，就预示着可以开始进行拔管，过程中要严格执行先注料后拔管的顺序。准备拔出钻杆时，要确保钻杆自身处于静止状态，将提拔速度控制在2.0m∕min～3.0m∕min。以上过程要严格依照工艺试验内确定的参数去调控拔管速度与混合料的泵送量，并且要始终维持拔管、供料过程的连续性。

4.5 加固工程质量检测

随机抽取6根工程桩，对其强度进行抽样检查，具体操作方法如下：利用回旋转机顺着桩身在整个长度范畴中连续抽取芯样，每隔2m左右抽取1个，在标准实验室内开展无侧限抗压强度试验检测。

分析本次试验所得的结果，可以认为桩体能基本实现完整、连续，无线侧抗压强度均值2.41kPa，符合工程设计要求；利用静载荷试验检测复合地基的承载力，选择最大加载量199kPa，划分成10级等量加荷，在确认逐级稳定后再加下一级，依照现行规范设定稳定标准与终止试验条件，选择直径1.27mm原板作为承压板，面积1m2，试验结果被统计在表1内。

表1 复合地基静载试验荷载——沉降结果统计表

P=164kPa相对应的沉降量都低于规范值（s∕b=0.006），提示符合地基的承载力≥164kPa，符合工程设计要求。

5 复合地基理论运用时注意的问题

5.1 合理采用地基承载力使用值

如果不能科学应用地基承载力，不仅会增加工程成本，还可能滋生出风险因素。地基承载力有基本值、标准值、设计值、使用值之分，之间存在一定关联性。当计算出某地基的设计值时，若其变形值和准许变形值之间存在较大出入，则要适度调整设计值，将其作为地基承载力的使用值。在这里重点提及的一项内容是，计算出的承载力低于承载力设计值时，并不代表用尽所有的承载力，具体使用值应结合地基变形测算结果设定。如果变形计算结果高于变形的准许值，则要降低使用地基承载力的设计值；如果变形计算值明显低于变形的准许值，则承载力使用值可以高于设计值应用，但应加大高出值的控制。故而，同个工程地基的地基承载力设计值有差别时，使用值也不尽相同。

5.2 科学选择人工地基桩

当变形值受限在15cm～20cm内，且压缩层范畴中土层分布较均匀时，要优先考虑使用天然地基方案。如果地面10m～15m之下存有低压缩性的下卧土层，要对比人工、天然地基的应用情况。发现在以上工况中，和天然地基相比较，人工地基短桩不但处理效果好，而且处理过程更快速，和传统设计方法相比较工期短缩12d，建设成本减少13.5万多。在设定人工地基处理深度时，应将变形控制作为准则，如果计算得变形值＞15cm时，则要进行人工地基处理，并且要加强处理深度的控制，不可过深。

6 结束语

土建工程建设中，地基处理是一门综合性很强的应用技术。在数十年的应用与研究过程中，电力工程建设在地基处理、岩石工程等诸多方面取得了一定成绩，这是引进应用复合地基技术的重要基础。在实践中，技术人员也要持续探究怎样完善复合地基设计的施工方法，预测施工中可能出现的问题，作出预处理方案，确保技术能顺利、有效使用，创造更多的工程效益。