變電站工程軟土地基處理方法探究
來源：互聯網
【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較大的沉降，會對建筑物的性能產生直接影響，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生太大影響，但是會對土的固結產生影響；粒間孔隙分布廣、數量多，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。工程竣工后經過一段時期的應用，站內外地基出現沉降現象：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沉降現象；其次站區(qū)西南角轉角圍墻伸縮縫處兩側墻體現出約50mm的位移，經現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了裂縫；此外，站區(qū)大門的主要道路也出現下沉問題，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，均不同程度的出現了裂縫、沉降、下沉等現象等。經過分析發(fā)現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擋土墻基礎相距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，導致擋土墻基礎下的地基土產生臨空面，受墻體自身土壓力的作用，擋土墻地基礎現失穩(wěn)、外移的現象。
2.2 變電站軟土地基處理方案
根據現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、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，根據國家、行業(yè)現行的相關規(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，目的是通過恰當的巖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生太大影響，但是會對土的固結產生影響；粒間孔隙分布廣、數量多，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。工程竣工后經過一段時期的應用，站內外地基出現沉降現象：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沉降現象；其次站區(qū)西南角轉角圍墻伸縮縫處兩側墻體現出約50mm的位移，經現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了裂縫；此外，站區(qū)大門的主要道路也出現下沉問題，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，均不同程度的出現了裂縫、沉降、下沉等現象等。經過分析發(fā)現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擋土墻基礎相距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，導致擋土墻基礎下的地基土產生臨空面，受墻體自身土壓力的作用，擋土墻地基礎現失穩(wěn)、外移的現象。
2.2 變電站軟土地基處理方案
根據現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、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，根據國家、行業(yè)現行的相關規(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，目的是通過恰當的巖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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