地基處理方案優化

韓 淑 英

(太原明力達電力設計有限公司，山西 太原 030012)

地基處理方案優化

韓 淑 英

(太原明力達電力設計有限公司，山西 太原 030012)

通過對大村110 kV變電站站址周邊區域地質概況、環境情況以及液化土特征、危害的分析，比選了換填法、預制鋼筋混凝土樁法、碎石樁加密法等處理液化土的方法，最終經過經濟性比較選定了較優方案。

地基，碎石樁，預制樁

0 引言

隨著地基處理設計水平的提高、施工工藝的改進和施工設備的更新，我國地基處理技術發展很快，對于各種不良地基，經過地基處理后，一般均能滿足建設要求。由于地基處理的適用范圍進一步擴大，地基處理項目的增多，用于地基處理的費用在工程建設投資中所占的比重不斷增大。因而，地基處理的設計和施工必須認真貫徹執行國家的技術經濟政策，做到安全適用、技術先進、經濟合理、確保質量、保護環境，除了應滿足工程設計要求外，還應該做到因地制宜、就地取材、保護環境和節約資源。

1 工程概況

1.1 站址位置

110 kV大村變電站工程，擬在太原市小店區汾河東岸太茅路以西約160 m，正陽街與太茅西路處交叉口東北角興建，站址南北長39 m，東西寬26.5 m，高程約在773 m。

1.2 地基土分布及性質

1.3 地下水條件

本次勘探站址場地揭露的地下水類型為第四系松散層孔隙潛水，地下水穩定水位埋深為1.5 m左右，地下水由東向西徑流，年變幅約為1.0 m。

1.4 黃土濕陷性評價

本次勘測場地內普遍存在②層黃土狀粉土層，厚約1.5 m～2.0 m，水位埋深1.5 m左右，為飽和黃土，根據GB 50025-2004濕陷性黃土地區建筑規范，可不考慮其濕陷性對地基的影響。

1.5 地基液化評價和場地土類型、場地類別及地震動參數

本場地地基土0.0 m～20.0 m范圍內以雜填土、粉土及細砂為主，地下水位埋深1.5 m左右,本區地震烈度8度。根據GB 50011-2010建筑抗震設計規范及此次標準貫入試驗、室內顆分試驗結果：③層細砂地基土為液化土層。經計算，在抗震設防烈度為8度時，該擬建場地屬液化場地，地基液化等級為嚴重，主要液化土層為第③層細砂。

2 液化特征及危害

地基土液化是指飽水的粉細砂或輕亞粘土在地震力的作用下瞬時失掉強度,由固態變成液態的力學過程。砂土液化主要是在靜力或動力作用下,砂土中孔隙水壓力上升,抗剪強度或剪切剛度降低并趨于消失所引起的。砂土液化(地基土液化)：飽和松散的砂土或粉土(不含黃土)，地震時易發生液化現象，使地基承載力喪失或減弱，甚至噴水冒砂，這種現象一般稱為砂土液化或地基土液化。

其產生的機理是：地震時，飽和砂土和粉土顆粒在強烈震動下發生相對位移，顆粒結構趨于壓密，顆粒間孔隙水來不及排泄而受到擠壓，因而使孔隙水壓力急劇增加。當孔隙水壓力上升到與土顆粒所受到的總的正壓應力接近或相等時，土粒之間因摩擦產生的抗剪能力消失，土顆粒便形同“液體”一樣處于懸浮狀態，形成所謂液化現象。

3 基礎選型分析及地基處理

3.1 基礎選型

全站整體建(構)筑物，采用構件標準化、生產工業化、施工機械化的裝配式設計方案，結合地質情況和上部結構形式，采用現澆鋼筋混凝土獨立柱基礎。

3.2 地基處理方案

可液化地基的處理，其出發點是改變它的內在條件，增加土體密實度和改善排水條件。

常用的方法有以下幾種：

1)樁基或深基礎。

采用樁基礎時，樁端伸入液化濃度以下穩定土層中的長度，應按計算確定，且對碎石土、礫、粗、中砂、堅硬粘性土和密實粉土不應少于0.5 m，對其他非巖石土不宜少于1.5 m。

2)振沖碎石樁。

砂土、粉土、粉質粘土、素填土和雜填土等地基，對于處理不排水抗剪強度不小于20 kPa的粘性土和飽和黃土地基，應在施工前通過現場試驗確定其適用性，樁長不宜小于4 m，可達20 m。通過置換或擠密使土體的空隙減少，強度增大，碎石樁與樁間土形成復合地基，從而提高地基的承載力，減少沉降量。

3)換填法。

用非液化土替換全部液化土層。液化地基土的處理范圍，在基礎外緣以外的處理寬度，應超過基礎底面下處理深度的1/2且不小于基礎寬度的1/5。

3.3 地基處理方案技術比較

1)樁基或深基礎。

優點：樁基在地震作用下的變形小、穩定性好，是解決地震區軟弱地基和地震液化的地基抗震問題的一種有效措施。在唐山大地震中采用樁基的建筑一般受害輕微。

缺點：施工工藝復雜，施工過程容易受地層變化復雜的影響，出現斷樁。樁數量多時受施工機械影響。

2)振沖碎石樁。

優點：擠密效果非常好；無土體流失，砂石用量少。

缺點：對附近建、構筑物有一定的震動感和擠壓影響，建筑密集區不適合使用。

3)換填法。

優點：承載力高，剛度大，變形小。

缺點：不適用于深厚軟弱地基。

3.4 地基處理方案選擇

GB 50011-2010建筑抗震設計規范4.3.7全部消除地基液化沉陷的措施，應符合下列要求：

1)采用樁基時，樁端伸入液化深度以下穩定土層中的長度(不包括樁尖部分)應按計算確定，且對碎石土、礫、粗、中砂，堅硬粘性土和密實粉土尚不應小于0.8 m，對其他非巖石土尚不宜小于1.5 m。

2)采用深基礎時，基礎地面應埋入液化深度以下的穩定土層中，其深度不應小于0.5 m。

3)采用加密法(如振沖、振動加密、擠密碎石樁、強夯等)加固時，應處理至液化深度下界；振沖或擠密碎石樁加固后，樁間土的標準貫入錘擊數不宜小于12擊。

4)用非液化土替換全部液化土層，或增加上覆非液化土層的厚度。

5)采用加密法或換土法處理時，在基礎邊緣以外的處理寬度，應超過基礎底面下處理深度的1/2且不小于基礎寬度的1/5。

3.4.1 換填法

結合110 kV變電站的地質情況，液化土層埋深為11 m，地下水位為地面下1.5 m～12 m，如果采用換填法時開挖深度太大，產生的費用較高，不適合本工程實際。

3.4.2 擠密碎石樁

由于110 kV大村變電站位于莊稼地，150 m范圍內沒有建筑物，所以具備施工條件。

根據GB 50011-2010建筑抗震設計規范4.3.7要求，結合地質勘察報告，碎石樁布置圖如圖1所示。樁距1 000 mm，樁徑400 mm，樁長9 m。共需布樁1 876根。碎石樁上鋪設300 mm褥墊層。

設計條件：第③層細砂承載力特征值fak=130 kPa。

樁土應力比：取n=2，m=d2/de2=0.42/1.05×1=0.15。

復合地基承載力特征值:

fsak=[1+m×(n-1)]×fsk=[1+0.15×(2-1)]×130=150 kPa。

3.4.3 預制鋼筋混凝土樁

本方案擬采用0.4 m×0.4 m鋼筋混凝土預制樁，樁長9 m。預制樁鋼筋伸入獨立柱基礎100 mm。

JGJ 94-2008建筑樁基技術規范5.3.5規定：單樁極限承載力標準值計算如下：

Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp=
0.4×4(25×8+50×1)+2 200×0.4×0.4=752 kPa。

其中，qsik為樁側第i層土的極限側阻力標準值；qpk為極限端阻力標準值。

單樁豎向承載力特征值：

Qu=752/2=376 kPa。

預制鋼筋混凝土樁布置圖見圖2。

3.5 地基基礎荷載分析

地基基礎荷載分析見表1。

表1 地基基礎荷載分析表 kN

3.6 地基處理方案經濟比較

1009-6825(2014)33-0047-03

2014-09-11

韓淑英(1972- )，女，工程師

TU472

：A