變電站擋土墻沉降位移及地基加固處理研究

彭仕雄

1　工程概況

某變電站擴建工程建于2015年6月。擴建構筑物主要包括主變基礎及10kV室、電容器室、事故油池等，占地面積約4000m2。擴建場地原為山間洼地和魚塘，設計標高需要回填至與前期場地持平，擴建場地北面為2～5m高的漿砌塊石擋土墻，在日常的運行中并未產生作用。在施工過程的檢測中發現與北面擋土墻相鄰的10kV線路鐵塔擴建場地擋土墻沿線有不同程度的沉降位移，對其進行測量、分析結果顯示沉降位移現象并無停止的趨勢。

2　工程地質條件

根據《工程巖土勘測報告》，場地巖土層的情況如下。

素填土（Qml）：色澤灰黃，為粉質黏土，濕度大，松散。混雜較多砂巖碎石塊，一般塊徑2～20cm，最大塊徑82cm。底層標高-5.4～8.2m，厚2.5～4.9m。

粉質黏土（Qdl）：棕紅色混有棕黃色，濕度大，松散，局部可塑。混合有8～10%的砂巖碎塊和鐵質顆粒，粒徑0.5～4cm，標貫為3～13擊。頂層標高-5.1～7.6m，底層標高-4.5～6.4m，厚 0.80～1.96m，Fk=130kPa。

粉質黏土（al+pl）：灰白混有灰黃色，濕度大，可塑，含有10～15%石英粉細沙，黏性較差，標貫為4～8擊。頂層標高-4.60～7.83m，底層標高-1.01～5.79m，厚 0.80～1.89m，fk=120kPa。

風化變質巖砂巖：灰白色，呈土狀，易碎，可見其原層結構。厚度為0.6～1.2m，頂層標高-0.59～4.98m，底層標高-1.78～3.98m，標貫擊數 30～50擊。Fk=350kPa

3　擋土墻沉降位移原因分析

初步分析了解到，10kV線路鐵塔擴建場的擋土墻本身自重約為400～480kN/m，在不考慮土的側壓力的前提下作用于地基的壓力約為100～120kPa。由于該段擋土墻持力層為第一層素填土，在施工中未經充分的壓實處理。持力層以下為淤泥層，淤泥中含有的有機物較多，土壤空隙較大，并且含水量也較大。所以，對于素填土層和淤泥層來講地基承載力遠遠小于100kPa，在上部擋土墻和填土載荷的雙重作用下，基底素填土層被壓實，并將這部分作用力傳遞到淤泥層，淤泥層水分被排擠，兩層土被壓縮，引起地基出現不均勻的沉降。擋土墻受到相鄰的變電站擴建施工的影響，10kV線路鐵塔擴建場地沿線的）擋土墻底層淤泥受到擾動而產生位移。

由于淤泥的空隙和含水量較大，其收縮固結的過程中將引起較大刪除的沉降，但是由于淤泥中的空隙較小所以發生沉降的幅度較小。排水固結的過程十分的緩慢，需要刪除很長的時間才能到達理想的固結效果。在擋土墻的使用中，素填土層和淤泥層的壓縮才剛剛開始，如果不采用很好的加固措施，在以后的使用中，擋土墻將繼續下沉和位移，甚至出現結構性的坍塌。

4　地基加固方案

為確保擋土墻的安全，首先改善擋土墻持力層的地基性質。在施工中主要可以采用高壓旋噴注漿法、壓密注漿法、攪拌樁法、碎石樁法四大施工方式。擋土墻頂層面寬僅有1.2～1.3m、并且10kV線路鐵塔擴建場地已經在脫產運行中，場地上高壓線密布，鐵塔凈高小。受帶電安全施工要求的影響，不能在擋土墻上和場區內進行垂直施工。所有的加固方式都需要在站外斜孔鉆進加固，以保證很好地處理擋土墻的地基土，增強加固效果。在施工中可以選用高壓旋噴及壓密注漿法施工，斜孔鉆進作業不受影響。

結合現場的情況在平面上處理范圍總長為50m。根據各部位的受力情況分析，縱向加固處理范圍需要搭配淤泥層以下地基承載力大于170kPa的土層。結合鉆探資料，為保證加固的效果，要求加固深度不小于深入風化巖層40cm，加固深度標高至少為-2.97m。

4.1　高壓旋噴注漿加固方案

4.1.1加固原理

使用鉆機在擋土墻上進行鉆孔，使用高壓泵對擋土墻下的填土層和淤泥層進行切割、置換。通過壓力的影響將軟體土層通過返渣排出孔外。余下的土層在高壓漿流的攪拌下充分混合，膠結形成具有高強度、高穩定性，連續完整的水泥樁體，從而增強地基的持力能力。

4.1.2施工及檢驗技術要求

當注漿管插入土中，噴嘴達到設計標高時，即可噴射注漿。在噴射注漿參數達到規定值后，隨機按旋噴的工藝要求，提升注漿管，由下而上噴射注漿。旋噴施工時最低的1m及擋土墻下1m到孔口處進行1次復噴處理，注漿管要保證分段提升的塔接長度不小于100mm，以防止旋噴的過程中產生影響導致地基變形，同時要對擋土墻進行沉降觀測。施工中要如實記錄高壓旋噴注漿的各項參數和出現的異常現象。高壓旋噴注漿法可以采用鉆孔抽芯、標準灌入等方式進行檢驗。檢驗點數量的設計應為施工注漿孔數的2～5%，不合格的要進行處理。質量檢驗應在注漿結束后28d進行。

4.2　袖閥管灌漿加固設計

袖閥管灌漿法通過在鉆孔中通入袖閥管，在孔內注入套殼料，當套殼料有一定強度之后，安裝注漿管對套殼料開環，再利用上下設置栓塞的注漿管進行分段灌漿。袖閥管灌漿法的優點是可以對任何一個孔段進行多次注漿，可以保證注漿漿液在地層內充分均勻滲透，以很好的保證加固效果；灌漿過程中，冒漿和串漿的發生概率較小；作用機理屬于漿液對底層的擠密填充，不會由于施工擾動產生附加沉降；鉆孔和灌漿作業可以分開進行，有效的提升工作效率，保證工程質量。

缺點也很明顯：袖閥管不能多次使用，導致成本增加；在灌漿作業中需要多次的灌漿；主要依靠對地層壓密后用漿液填充，填充量極為有限，地基強度不能得到很大程度的提高。

5　技術比較

以上兩種方式的工程造價差別不大，袖閥注漿加固效果相比較高壓旋噴注漿法可以節省部分花銷。從施工效果來看，高壓旋噴樁加固從均勻性和加固效果來看比袖閥管灌漿法好一些，并且受力體更加合理。綜合考慮各個方面的條件，本工程在施工中采用高壓旋噴注漿法對10kV變電站擋土墻地基進行加固處理。

[1]梅狄克.變電站軟土區擋土墻穩定性分析及基底強夯擠淤處理研究[D].浙江大學，2014.

[2]謝輝，卓越，陳英，等.變電站場地沉降及擋墻變形的分析及治理[J].銅業工程，2017（1）：86～90.