變電站工程軟土地基處理方法探究
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【摘 要】 所謂軟土是指基于靜水或緩流環(huán)境近代沉積的細粒土，其特點表現(xiàn)在較大的孔隙率、較高的含水率，并且透水性與強度相對較差等方面，并且埋藏相對較深。由于軟土地基強度差，壓縮固結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，因此要采取相應的方法對軟土地基進行加固處理。本文就以某工程實例針對電站工程軟土地基的方法行研究。
【關鍵詞】 變電站工程 軟土地基 排水固結法
1 軟土的工程性質
在軟土的物質組成中，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性；粒內孔隙對土體的滲透性與固結性影響較小。軟土的水不斷運動，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力作用時，會由于壓縮固結作用被擠出，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度。
2 變電站工程軟土地基處理方法實例分析
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行改造，封鎮(zhèn)東、北兩段河涌，對西側的灘涂地進行清淤處理，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)過一段時期的應用，站內外地基出現(xiàn)沉降現(xiàn)象：首先戶外電所設備場地、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)西南角轉角圍墻伸縮縫處兩側墻體現(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圍墻外移，且西側圍墻下站內地坪與圍墻基礎交接部位也出現(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、站內北側個別電纜溝等等，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行大幅改造，河床進行清淤處理，還要進一步拓寬河道，這些工程會導致站區(qū)西南方向的淤泥層會整體向河道方向運動，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，新修河堤基礎與圍墻下?lián)跬翂A相距2.2m，且低于擋土墻基礎2.5m，在進行河堤基礎施工時，基坑支護未做好，導致?lián)跬翂A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)場勘察情況與實際地質條件，決定采用高壓旋噴注漿法進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，其作用機理是通過鉆機把注漿管探入土層預定位置，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的土體均會受到破壞，此時，鉆桿再基于特定的速度旋轉低速提升，提升過程中可以完成土體與水泥漿的充分攪拌，直至混合物膠結硬化后地基中的旋噴樁就形成了，其直徑均勻且強度足夠，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，以免由于淤泥側向擠出破壞建筑物，造成地面沉降。設計方案如下：高壓旋噴樁樁徑設計為500mm，相鄰樁咬合100mm，樁頂標高4m，要求樁身必須達到穩(wěn)定地層，長度在12m左右。施工過程中，先將注漿管鉆入土層，達到設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行混合，凝結成固體形成旋噴樁。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、放樁位時要嚴格按照設計圖紙要求進行，保證施工的連續(xù)性，注意搭接咬合質量。
2.2.2 高壓旋噴樁復合地基
采用高壓旋噴樁復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。具體設計方案如下：同樣采用樁徑500mm的高壓旋轉樁，布樁方式為梅花形，各樁保持1m的樁距，樁頂標高5.5m，保證樁身進入穩(wěn)定地層，根據(jù)具體的地質條件確定樁長，通常在15m左右；保留原擋土墻，并按照原設計圖紙對兩側電纜溝進行重新施工。施工過程中要在施工前架設好臨時支架，為了給后面施工環(huán)節(jié)預留足夠的施工空間，要對電纜進行架空處理，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重的沉降，因此要進行素土回填與整平，要求選擇工程性質較好的粉質粘土或者細砂等作為回填土，回填土中不得摻雜有機物質等。場地經(jīng)過整平后要保證其密實度要與機械施工條件要求相符，整平標高至少大于設計樁頂標高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構方案，為解決傳力問題，可以在各結構支架基礎之間設置基礎梁，采用植筋施工實現(xiàn)基礎梁鋼筋與基礎的連接；針對工程場地內的碎石地坪，采用填碎石的方案進行修補，直至填充至原設計標高。
2.3 施工注意事項
在進行高壓旋噴樁施工過程中要注意以下幾點：首先，鉆機和高壓注漿泵要保持特定的距離，如果發(fā)現(xiàn)孔深有異，或者鉆孔內的地下障礙物與地質報告內容不符，則要進行詳細的記錄；在注漿管貫入土層過程中，噴射注漿參數(shù)值與設計要求相符即可進行噴漿，從上到下提升注漿管進行噴射注漿；如果工程要求擴大噴漿范圍、提高旋噴樁的強度，則要采用先噴一遍清水再噴兩遍水泥漿的復噴措施；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記錄下來，留作后續(xù)備查。
2.4 工程竣工的質量檢驗與變形監(jiān)測
針對高壓旋噴注漿工藝的質量檢驗方法包括開挖檢查、鉆孔取心、標準貫入以及壓水試驗等，在本工程中進行強度檢測時選擇鉆心法與標準貫入法進行檢測，鉆孔取心10塊，標準貫入10點，檢測十天；標準貫入試驗錘重6315kg，自由落距76cm。利用鉆孔取心法檢測，由結果可知，試塊的無側限抗壓強度值最小可達0.9mpa，最大可達1.4mpa；利用標準貫入法檢測，由結果可知，試驗點錘擊數(shù)最小為4擊，最大可達8擊。通過質量檢驗可知，采用高壓旋噴注漿法進行軟土地基的處理，可以大幅提升地基的容許承載力，從而滿足設計要求。
完成工程施工后要進行持續(xù)的變形監(jiān)測。因為本工程實例中的變電站處于正常的運行狀態(tài)，因此保證電氣設備的安全性至關重要，所以從治理施工開始，就要對一些重點部位進行全面監(jiān)測，包括河涌堤壩、構支架基礎以及鐵塔基礎等，根據(jù)國家、行業(yè)現(xiàn)行的相關規(guī)范進行全面、全程監(jiān)測。本工程中土層為淤泥質土，其不僅滲透性差，而且固結速度緩慢，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行產(chǎn)生影響，如有必要，要制定出合理的停電方案。
3 結語
當然巖土工程治理只是一項補救措施，目的是通過恰當?shù)膸r土工程手段阻止巖土工程破壞的繼續(xù)，盡量彌補已形成的變形。在變電站工程施工過程中如果遇到軟土地基，要充分了解地質結構的承載力與基礎變形要求，查明地質特點與土質要求，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性與適用性。
參考文獻：
[1]田美存，胡芝福.排水固結法加固軟土地基綜述[j].廣東土木與建筑，2009.
[2]徐燕華，羅聰，葉云林. 排水固結法在軟土地基加固中的應用[j].中國水運，2011.
[3]趙霄劍.排水固結法在軟土地基中的應用[j].太原職業(yè)技術學院學報，2012.
【關鍵詞】 變電站工程 軟土地基 排水固結法
1 軟土的工程性質
在軟土的物質組成中，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性；粒內孔隙對土體的滲透性與固結性影響較小。軟土的水不斷運動，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力作用時，會由于壓縮固結作用被擠出，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度。
2 變電站工程軟土地基處理方法實例分析
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行改造，封鎮(zhèn)東、北兩段河涌，對西側的灘涂地進行清淤處理，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)過一段時期的應用，站內外地基出現(xiàn)沉降現(xiàn)象：首先戶外電所設備場地、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)西南角轉角圍墻伸縮縫處兩側墻體現(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圍墻外移，且西側圍墻下站內地坪與圍墻基礎交接部位也出現(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、站內北側個別電纜溝等等，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行大幅改造，河床進行清淤處理，還要進一步拓寬河道，這些工程會導致站區(qū)西南方向的淤泥層會整體向河道方向運動，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，新修河堤基礎與圍墻下?lián)跬翂A相距2.2m，且低于擋土墻基礎2.5m，在進行河堤基礎施工時，基坑支護未做好，導致?lián)跬翂A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)場勘察情況與實際地質條件，決定采用高壓旋噴注漿法進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，其作用機理是通過鉆機把注漿管探入土層預定位置，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的土體均會受到破壞，此時，鉆桿再基于特定的速度旋轉低速提升，提升過程中可以完成土體與水泥漿的充分攪拌，直至混合物膠結硬化后地基中的旋噴樁就形成了，其直徑均勻且強度足夠，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，以免由于淤泥側向擠出破壞建筑物，造成地面沉降。設計方案如下：高壓旋噴樁樁徑設計為500mm，相鄰樁咬合100mm，樁頂標高4m，要求樁身必須達到穩(wěn)定地層，長度在12m左右。施工過程中，先將注漿管鉆入土層，達到設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行混合，凝結成固體形成旋噴樁。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、放樁位時要嚴格按照設計圖紙要求進行，保證施工的連續(xù)性，注意搭接咬合質量。
2.2.2 高壓旋噴樁復合地基
采用高壓旋噴樁復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。具體設計方案如下：同樣采用樁徑500mm的高壓旋轉樁，布樁方式為梅花形，各樁保持1m的樁距，樁頂標高5.5m，保證樁身進入穩(wěn)定地層，根據(jù)具體的地質條件確定樁長，通常在15m左右；保留原擋土墻，并按照原設計圖紙對兩側電纜溝進行重新施工。施工過程中要在施工前架設好臨時支架，為了給后面施工環(huán)節(jié)預留足夠的施工空間，要對電纜進行架空處理，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重的沉降，因此要進行素土回填與整平，要求選擇工程性質較好的粉質粘土或者細砂等作為回填土，回填土中不得摻雜有機物質等。場地經(jīng)過整平后要保證其密實度要與機械施工條件要求相符，整平標高至少大于設計樁頂標高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構方案，為解決傳力問題，可以在各結構支架基礎之間設置基礎梁，采用植筋施工實現(xiàn)基礎梁鋼筋與基礎的連接；針對工程場地內的碎石地坪，采用填碎石的方案進行修補，直至填充至原設計標高。
2.3 施工注意事項
在進行高壓旋噴樁施工過程中要注意以下幾點：首先，鉆機和高壓注漿泵要保持特定的距離，如果發(fā)現(xiàn)孔深有異，或者鉆孔內的地下障礙物與地質報告內容不符，則要進行詳細的記錄；在注漿管貫入土層過程中，噴射注漿參數(shù)值與設計要求相符即可進行噴漿，從上到下提升注漿管進行噴射注漿；如果工程要求擴大噴漿范圍、提高旋噴樁的強度，則要采用先噴一遍清水再噴兩遍水泥漿的復噴措施；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記錄下來，留作后續(xù)備查。
2.4 工程竣工的質量檢驗與變形監(jiān)測
針對高壓旋噴注漿工藝的質量檢驗方法包括開挖檢查、鉆孔取心、標準貫入以及壓水試驗等，在本工程中進行強度檢測時選擇鉆心法與標準貫入法進行檢測，鉆孔取心10塊，標準貫入10點，檢測十天；標準貫入試驗錘重6315kg，自由落距76cm。利用鉆孔取心法檢測，由結果可知，試塊的無側限抗壓強度值最小可達0.9mpa，最大可達1.4mpa；利用標準貫入法檢測，由結果可知，試驗點錘擊數(shù)最小為4擊，最大可達8擊。通過質量檢驗可知，采用高壓旋噴注漿法進行軟土地基的處理，可以大幅提升地基的容許承載力，從而滿足設計要求。
完成工程施工后要進行持續(xù)的變形監(jiān)測。因為本工程實例中的變電站處于正常的運行狀態(tài)，因此保證電氣設備的安全性至關重要，所以從治理施工開始，就要對一些重點部位進行全面監(jiān)測，包括河涌堤壩、構支架基礎以及鐵塔基礎等，根據(jù)國家、行業(yè)現(xiàn)行的相關規(guī)范進行全面、全程監(jiān)測。本工程中土層為淤泥質土，其不僅滲透性差，而且固結速度緩慢，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行產(chǎn)生影響，如有必要，要制定出合理的停電方案。
3 結語
當然巖土工程治理只是一項補救措施，目的是通過恰當?shù)膸r土工程手段阻止巖土工程破壞的繼續(xù)，盡量彌補已形成的變形。在變電站工程施工過程中如果遇到軟土地基，要充分了解地質結構的承載力與基礎變形要求，查明地質特點與土質要求，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性與適用性。
參考文獻：
[1]田美存，胡芝福.排水固結法加固軟土地基綜述[j].廣東土木與建筑，2009.
[2]徐燕華，羅聰，葉云林. 排水固結法在軟土地基加固中的應用[j].中國水運，2011.
[3]趙霄劍.排水固結法在軟土地基中的應用[j].太原職業(yè)技術學院學報，2012.
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