深層水泥土攪拌樁在變電站工程中的應(yīng)用

商文念 劉建秋

(山東電力工程咨詢?cè)河邢薰荆綎| 濟(jì)南 250013)

l=10.0+1.0+0.5+0.5-1.8=10.2 m。

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m=0.165。

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深層水泥土攪拌樁在變電站工程中的應(yīng)用

商文念 劉建秋

(山東電力工程咨詢?cè)河邢薰荆綎| 濟(jì)南 250013)

結(jié)合某220 kV變電站地基處理工程，詳細(xì)介紹了深層水泥土攪拌樁的工作機(jī)理和設(shè)計(jì)方法，說明了深層水泥土攪拌樁的特點(diǎn)及優(yōu)越性，為其在變電站中的推廣應(yīng)用提供借鑒。

深層水泥土攪拌樁，變電站，設(shè)計(jì)方法

0 引言

深層攪拌樁復(fù)合地基加固軟土的方法是把水泥漿作為固化劑，通過軟土和水泥的物理和化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)過攪拌施工，形成水泥膠凝材料與土體的完整結(jié)合體，結(jié)合體能滿足穩(wěn)定和足夠的強(qiáng)度，從而提高土壤的強(qiáng)度和變形模量，水泥土能夠和周圍自然土壤結(jié)合在一起形成一個(gè)復(fù)合地基，共同承擔(dān)基礎(chǔ)上層建筑負(fù)載。

這種地基處理技術(shù)具有設(shè)備簡單、操作方便、施工速度快、成本低、無污染、無振動(dòng)以及對(duì)周圍環(huán)境無不良影響等優(yōu)點(diǎn)。這項(xiàng)技術(shù)在我國的20世紀(jì)80年代末迅速發(fā)展，本文詳細(xì)描述了某220 kV變電站地基處理工程設(shè)計(jì)過程，說明了其工作機(jī)制和設(shè)計(jì)方法，并描述了這項(xiàng)施工工藝的特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

1 工程概況

①粘土：fak=110 kPa，Es=5.8 MPa。

②粉土：fak=110 kPa，Es=13.3 MPa。

③粉砂：fak=110 kPa。

④淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：fak=70 kPa，Es=3.1 MPa。

站區(qū)工程地質(zhì)剖面圖如圖1所示。

2 水泥土攪拌樁加固原理

深層攪拌樁加固的基本原理是基于水泥和土(以下簡稱為水泥土)的物理和化學(xué)反應(yīng)，其硬化機(jī)理與混凝土不同，混凝土的硬化機(jī)理主要通過水泥水解和水泥水化，所以混凝土能夠更快凝固。而水泥土水化過程則不同，因?yàn)樗嗪可?只有加筋土重量的7%～20%)，水泥的水解和水化反應(yīng)是某些活動(dòng)在活性介質(zhì)和土壤圍繞下進(jìn)行的，土壤條件對(duì)水泥土攪拌樁承載力的影響主要有兩個(gè)方面：一個(gè)是土壤物理性質(zhì)對(duì)水泥土攪拌樁均勻性的影響；第二個(gè)是土壤水泥土的物理和化學(xué)性質(zhì)提高對(duì)于水泥土攪拌樁強(qiáng)度的影響。土壤和水泥凝結(jié)硬化緩慢和反應(yīng)較為復(fù)雜，造成水泥土攪拌樁強(qiáng)度增長的過程中比混凝土更慢。

水泥土加固作用主要來自水泥和土體形成的水合物，另外由于水泥土施工過程中，因?yàn)闄C(jī)械攪拌切割，難免會(huì)留下一些未被粉碎的小土塊。土塊現(xiàn)象將出現(xiàn)在混合膠凝材料中，雖然水泥土膠凝材料已經(jīng)填充了土團(tuán)之間的粗大空隙，但是在水泥攪拌樁形成過程中一些更微細(xì)的區(qū)域，以及該土塊區(qū)域則沒有水泥。只有經(jīng)過很長一段時(shí)間后，土壤顆粒中的水泥水解產(chǎn)物會(huì)滲透穿過土塊，并最終改變其屬性。因此，在水泥土必然會(huì)有強(qiáng)度和水穩(wěn)定性好的區(qū)域和低強(qiáng)度水泥土塊區(qū)域，兩者交替出現(xiàn)在樁體中，形成了獨(dú)特的水泥土結(jié)構(gòu)。由此可以得出如下結(jié)論：水泥和土壤混合的越均勻，土塊被粉碎較細(xì)，水泥分散到土壤中越均勻，水泥土強(qiáng)度的離散性越小，其宏觀整體強(qiáng)度越高。

3 水泥土攪拌樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)方法

深層水泥攪拌樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)主要是為了確定置換率和攪拌樁的長度。攪拌樁長度由上部結(jié)構(gòu)的承載力和變形的要求決定，并應(yīng)穿過軟土層到達(dá)地基承載力較高的持力層，以防止出現(xiàn)圓弧形滑動(dòng)穩(wěn)定破壞，其樁長度應(yīng)超過滑動(dòng)圓弧以下2 m。

水泥土攪拌樁設(shè)計(jì)：

確定樁長：

場(chǎng)地設(shè)計(jì)標(biāo)高5.56 m，自然場(chǎng)地標(biāo)高4.54 m；填方1.0 m;⑤層土上表面埋深10.0 m，上部預(yù)留0.5 m樁頭，下部深入⑤層土0.5 m，基礎(chǔ)埋深1.8 m;樁長:

l=10.0+1.0+0.5+0.5-1.8=10.2 m。

確定置換率：

水泥土攪拌樁單樁豎向承載力特征值:Ra=190 kN。

水泥土攪拌樁面積置換率：

m=0.165。

4 結(jié)語

該變電站工程已竣工5年，經(jīng)受了時(shí)間的考驗(yàn)，目前基礎(chǔ)沉降穩(wěn)定。深層水泥土攪拌法加固軟土技術(shù)具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

1)盡量采用加固區(qū)域原土。深層水泥土攪拌樁與周圍天然土壤可以更好的緊密結(jié)合在一起，形成復(fù)合地基更加牢靠牢固，更好的承擔(dān)上部地面結(jié)構(gòu)載荷。

2)深層水泥土攪拌樁可以實(shí)現(xiàn)無振動(dòng)攪拌，無噪聲，無污染，可在密集建筑物周圍施工，對(duì)周圍現(xiàn)有的建筑物和地下溝槽影響不大。

3)根據(jù)上面結(jié)構(gòu)的需要，可以靈活地使用柱，壁狀、格柵等其他類型的水泥土攪拌樁形式。

4)與鋼筋混凝土樁基相比，深層水泥土攪拌法加固軟土技術(shù)可大量節(jié)約鋼材并降低工程造價(jià)。

[1]陳 松，陳國金，黃 雄.水泥土攪拌樁復(fù)合地基的質(zhì)量檢測(cè)與加固效果評(píng)價(jià).建筑科學(xué),2008，24(1)：88-91.

[2]趙宏華，韓選江.深層攪拌樁復(fù)合地基沉降變形研究.工業(yè)建筑，2007，37(6)：63-65.

Application of deep mixing pile technology in substation engineering

Shang Wennian Liu Jianqiu

(ShandongElectricPowerEngineeringConsultingInstituteCorp.,Ltd,Jinan250013，China)

Taking the foundation treatment engineering of a 220 kV substation as an example, the mechanism and design method of the deep mixing pile technology were introduced in this paper. The characteristics and superiority of the deep mixing pile technology were described, which provides a reference for its extensive application in transformer substation.

deep mixing pile, substation, design method

1009-6825(2015)18-0062-02

2015-04-11

商文念(1983- )，男，碩士，工程師，國家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)師； 劉建秋(1965- )，女，教授級(jí)高級(jí)工程師，國家一級(jí)注冊(cè)結(jié)構(gòu)師

TU472.36

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