張灣110kV變電站地基處理案例分析與評價

摘要：以張灣110kV變電站的地基處理為例，對“橡皮土”地基進行了分析與評價，為寧夏地區“橡皮土”地基的處理提供了案例。

關鍵詞：變電站;巖土工程勘察;橡皮土地基

1概述

張灣110kV變電站地處寧夏西吉縣，場地位于地勢較低的白虎山前，該處原為沖溝，1920年海原地震造成的嚴重塌方將此處沖溝主河道填埋。目前此處沖溝已被平整為農田，地形較平坦，沖溝上下游已被道路、農田阻隔。在勘察深度30m范圍內，建設場地7.5m～13.0m為①層黃土狀粉土，其下為②層粉質黏土，土層主要物理力學參數詳見下表1。根據試驗指標和現場勘察情況綜合判斷，①層黃土狀粉土屬淤泥質土。

本工程地基處理方案為對場地內所有建構物采用旋噴樁進行地基處理，進場道路采用表層硬殼承受荷載，不進行地基處理。結果在施工期間未處理的進場道路受機械碾壓出現了在碾壓處地表明顯下沉、四周隆起、且腳踩時有顫動的現象，此種現象即俗稱的“橡皮土”。

2地基處理方案

根據張灣110kV變電站在施工期間出現的新情況，對地基處理方案及時進行了調整，并形成最終的處理方案。對站址內所有建構物采用旋噴樁復合地基法對①層黃土狀粉土進行地基處理，地基處理按邊長1500mm的等邊三角形布樁，成樁直徑600mm，設計樁長8.5m，總樁數1065根，注漿材料42.5級的高抗硫酸鹽水泥，水泥漿水灰比1.0。對站址內道路，亦采用上述旋噴法進行地基處理，處理深度2.0m。最終在場地內形成了長短樁相結合的地基處理方案，既能滿足不同建構筑物受力、變形的要求，又節約了工程造價。

3施工方法

本工程采用單管法進行施工，施工分為兩個階段。第一階段為成孔階段，即采用帶有橫向噴嘴的特制噴頭進行成孔。第二階段為噴射加固階段，即用高壓水泥漿，以20MPa的壓力通過噴射管由噴頭上的直徑約為2mm的橫向噴嘴向土中噴射。與此同時，鉆桿一邊旋轉，一邊提升。由于高壓噴射流具有強大的切削能力，因此噴射的水泥漿一邊切削四周土體，一邊與之攪拌混合，形成圓柱狀的水泥與土混合的加固體。

4地基檢測結果

施工結束后，采用靜力載荷試驗對旋噴樁復合地基的承載力進行了檢驗，共選取3個試驗點，試驗結果見下表2。地基處理后的復合地基承載力特征值為180kPa，滿足設計要求。

5案例的分析與評價

根據張灣110kV變電站所處的場地環境、土層的空間分布及其物理力學指標進行綜合分析，站址內①層黃土狀粉土屬于丘陵谷地相沉積的軟土，土層飽和、含水量大、滲透性較差，若地基不經處理，直接承受較大荷載時，極易形成“橡皮土”。本工程在實施過程中由于進場道路未經處理，現場經機械碾壓，出現了“橡皮土”現象。

場地土含水量較大，土層呈飽和狀態，場地應避免受重型機械的碾壓。但由于施工需要一定的作業面和施工機械，因此施工期間要嚴禁對場地土的擾動。本工程在原地基處理方案中，對進場道路計劃采用表層的硬殼層，結果施工時進場道路受到了機械碾壓，地基土受到擾動，形成了“橡皮土”。

對于橡皮的處理可以采用自然晾曬、挖除換填、水泥土攪拌樁以及旋噴樁等地基處理方法。本工程由于軟弱土層厚度在7.5m～13.0m，軟弱土層厚度較大不宜采用自然晾曬和挖除換填，且考慮到當地旋噴樁施工應用較多，技術相對成熟，最終確定采用旋噴樁進行地基處理。

本工程在前期的地基處理方案中未對進場道路采取處理措施，結果施工作業時造成地基形成“橡皮土”。考慮到進場道路在變電站運營期間作用的荷載較小，在新的地基處理方案中對進場道路采用短樁進行了部分處理，處理深度2m，最終在場地內形成了長短樁結合的地基處理方案。

旋噴法施工方法有單管法、雙管法和三管法，這3種方法的結構和噴射介質不同，有效處理范圍以三管法最大，單管法最小。本工程設計樁徑為600mm，單管法處理范圍能夠滿足設計要求，且施工方法相對簡單，因此采用了單管法進行地基施工。

施工結束，在成樁28天后，對旋噴樁質量進行了檢測，地基處理后的復合地基承載力特征值為180kPa，滿足設計要求。

張灣110kV變電站在2016年施工結束，在截至2018年運營期間，地基未發生沉降。

6結語

本文對張灣110kV變電站在施工過程中出現的“橡皮土”現象進行了分析與評價。對含水量較大且含有軟弱土層的場地進行施工時，有必要對可能發生的“橡皮土”作出預判，避免在施工期間重型機械對地基的擾動。

參考文獻：

[1]《建筑地基處理技術規范》（JGJ220-2012）.

[2]《工程地質手冊》（第五版）.

作者簡介：楊超（1983-），男，碩士，工程師，2009年畢業于西安理工大學水利水電學院巖土工程專業，主要從事電力行業巖土工程勘察工作。