粵港澳大灣區濱海填海區變電站地基處理方法分析

佛山電力設計院有限公司 張文超

東莞濱海灣新區地處粵港澳大灣區幾何中心，連接南沙前海、鄰近港澳，是珠江口東岸最大的可集中連片開發的戰略性區域，建設濱海灣新區是落實粵港澳大灣區發展戰略，推動東莞融入粵港澳大灣區城市群、深度參與粵港澳協同發展的主抓手。本次擬建變電站的站址位于東莞市濱海灣新區，站址西側緊鄰廣深沿江高速，南側為珠江口（交椅灣），東西兩側均為近期填海筑地區域。站址周邊自然水系發達，受潮汐影響較大。

1 站址相關條件

大灣區屬亞熱帶季風氣候，長夏無冬、日照充足、雨量充沛、溫差振幅小、季風明顯，年極端最高氣溫37.8℃，年極端最低氣溫3.1℃。雨量集中在4～9月份，其中4～6月為前汛期，以鋒面低槽降水為多。7～9月為后汛期，臺風降水活躍。主要河流有96%屬東江流域，東江干流自東北角惠州市惠城區、博羅縣之間入境后，沿北部邊境自東向西行至橋頭鎮新開河口。

本項目區域地貌上屬典型的珠江河口三角洲平原地形，河涌、水溝縱橫交錯密布。絕大部分為蕉田、蔗田，并分布有較多的魚塘、水池，地面高程低，地形平坦開闊；本工程場地原始地貌主要為濱海灘涂地，后經填海造地而成如今地貌。根據以往經驗，在填海造地過程中多數會填筑建筑垃圾、石塊、磚頭等，甚至會填筑一些木頭、塑料、廢棄衣物等，形成了除淤泥以外的不利地質條件。場地范圍內地基土主要如下。

人工填土層（Q4ml）：雜質填土。灰黑色、灰褐色、松散、稍濕，主要成分為黏性土，土溝多，含有少量碎石，含量3%～5%，粒徑一般2～3cm，人工堆積成因、新近堆積，堆填年限少于3～5年；第四系沖洪積層（Q4al）：沉積淤泥。灰褐色、飽和、軟塑，主要成分為黏性土，黏粒含量多，具有強烈腥臭味，部分夾有細砂；粉質黏土層。黃褐色、可塑、稍濕，夾有部分細砂，稍有光澤，無搖振反應，干強度中等，韌性中等，沖洪積成因；殘積土層（Qel）：砂質黏性土。黃褐色、紅褐色、硬塑、稍濕，主要成分為粉質粘土，原巖結構破壞，石英、長石、云母等礦物已風化為土狀，手捏易散，遇水易軟化、崩解，殘積成因。

燕山期花崗巖風化層（γ）：本層全風化花崗巖。褐色、黃褐色、稍濕，屬極軟巖，巖體基本質量等級為V 級，遇水易軟化崩解；強風化花崗巖層。黃褐色、灰褐色、堅硬稍濕，屬極軟巖，巖體基本質量等級為V 級，遇水易崩解；中風化花崗巖層。灰白色、細粒～中粒花崗結構，塊狀構造，為較硬巖，巖體基本質量等級為III 級，RQD 在50～75%之間。

地下水類型及特征：場地地下水主要有賦存于雜填土中的上層滯水和賦存于基巖中的裂隙水；水、土腐蝕性：由于填海筑地，受海水滲流和原有海淤泥影響，本場地水土中Cl-含量會偏高。綜合判定本場地土對混凝土結構具有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中鋼筋具有微腐蝕性，對鋼結構具有微腐蝕性。

2 基礎處理設計方案

2.1 站址設計標高

根據《變電所總布置設計技術規程》的規定，變電站站址現狀標高大約5.00～6.00m，110kV 變電站的場地設計標高應高于50年洪水位和歷史最高內澇水位，同時滿足主變運輸的要求。站址處茅洲河河口處的100年一遇高潮位為3.94m，50年一遇高潮位為3.73m。規劃部門交椅灣板塊整體標高控制在4.5～5.1米，故初定站址場地設計高程初定為5.1m（1985國家高程）。

2.2 基礎處理設計原則

基礎處理設計方案應充分考慮場地的工程地質與水文地質條件、地層物理特征、周邊環境，對各處理方案的適應性、可靠性、經濟性和施工周期進行充分的考慮，并結合本工程的特點和實際情況進行詳盡設計；基礎處理方案在安全可靠的前提下，經濟、合理，滿足國家建設工程的有關法規和規范要求；基礎處理方案設計應對后續建（構）筑物的施工創造有利條件，同時周邊建構筑物及環境影響需求，并對敏感建構筑物的不利影響降到最低。

基礎處理方案應充分考慮基礎設計中的荷載選擇，對豎向承載力或抗拔力結構的計算應嚴格執行相關規范；基礎處理方案設計屬動態設計，應在后續深化和施工過程中根據地質條件、環境條件的變化，對設計成果進行優化；基礎處理方案設計應加強設計過程的中間溝通環節，對重大的技術問題應經設計核算后方能實施。

2.3 基礎處理方案情況

本次擬建站址占地面積（紅線范圍）約為4366.5m2，建筑用地（包含站內道路、綠地及主體）占地面積約為3071m2。本工程擬建的主建筑物為配電裝置樓，以及進出線構架、主變構架、變壓器、設備支架、消防水池、事故油池、化糞池等變電設施。場地設計整平標高約5.1米，結合建筑物的荷載及結構特點，綜合場地巖土工程條件建議采用以下基礎型式：

根據地基處理原則及本工程的特性，基礎處理分區分塊，不同建筑功能區域采用不同的處理方案。道路區域：采用旋噴樁加固處理。道路部分采用復合式地基，旋噴樁D=600mm@1200，在路基范圍內布置。交工面承載力標準不小于100kPa，交工面壓實度0～1.5m ＞97%、1.5以下＞93%，處理面積約為811m2；主建筑物區域：采用管樁加固處理。主體結構部分采用樁基礎，管樁500X125（PHC～AB）型，混凝土強度為C80。樁靴類型采用十字型鋼樁尖，在主要建構筑物內布置；處理面積約為1349m2；站內綠地及鋪裝區域采用壓實處理，壓實度不小于90%，處理面積約為911m2。

3 其他基礎處理工藝分析

3.1 基礎

天然地基。場地主要為人工堆填后的平原地形表層土主要為雜填土，下臥層為淤泥層，強度較低，因此本場地無天然地基條件，不可考慮采用天然地基；復合地基基礎。由于擬建建筑物所處場地上部有淤泥層，建議采用高壓噴射注漿法進行處理。用水泥漿與砂混合可獲得較高的強度，以粉質黏土作為旋噴樁的持力層。擬建的事故油池、圍墻、道路等載荷較小的建筑物可選用雜填土挖除后進行加固的復合地基作為基礎持力層。

樁基礎。沖（鉆）孔灌注樁基礎可行性評價：場地交通便利，能滿足中、大型機械設備的進退場條件；待場地經回填等工程措施處理至場地設計整平標高后，鋪上一定厚度的碎石、石粉，可滿足樁機具在場地內的移位；樁端置于中風化泥巖中，單樁承載力及變形均可滿足上部荷載的要求；沖（鉆）孔灌注樁在本地區施工經驗成熟，施工機械及施工隊伍易于落實；場地周邊較為空曠，施工時產生的噪音及震動對場地周圍環境影響不大。綜上，以上所建議采用的沖（鉆）孔灌注樁基礎是可行的。

3.2 沖（鉆）孔灌注樁

采用沖（鉆）孔灌注樁基礎，傳統成孔工藝主要有采用籠式合金鉆頭、牙輪鉆頭等鉆進成孔的鉆孔灌注樁（包括正循環成孔及反循環成孔工藝）、采用沖擊錘成孔的沖孔灌注樁、采用旋挖鉆機成孔的灌注樁，上述工藝成孔時均須采用泥漿護壁，樁徑可考慮選取Φ800～1200mm。

3.2.1 相關影響及建議

根據場地周邊環境及場地揭露的各巖土層情況總體分析，采用樁基進行施工時對周邊環境有一定的影響，施工時應注意；地下水對砼結構具有微腐蝕性、對砼結構中的鋼筋具有微腐蝕性，應按規范（GB50046-2008)中的有關規定進行防腐設計。地下水對殘積土具有軟化作用，對沖（鉆）孔灌注樁樁基設計和施工具有一定影響。

場地內特殊性巖土主要為人工填土、殘積土：殘積土有遇水軟化等特征，會導致地基土強度的降低，設計及施工時應加以注意；結合相關區域地質資料，地表土對混凝土結構具有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中鋼筋具有微腐蝕性，對鋼結構具有微腐蝕性；回填土固結沉降對樁基會產生負摩阻力，在樁基設計及施工過程中應加以注意，建議采用涂層法、預鉆孔法和分段施工等方法，以減少負摩阻力對樁基的不利影響。

3.2.2 樁基礎施工時應注意如下問題

該樁型為棄土樁，施工過程中現場排漿量大，易造成施工現場污染。場地回填整平后，部分區域布有厚度較大的回填土，樁基施工時易產生泥皮過厚、清渣不干凈、塌孔、夾泥、縮徑等現象，應采取有效的護壁措施。沖（鉆）孔樁樁長的控制基本上可以樁端標高結合施工鉆進、渣樣等情況控制樁長。對于端承型樁，孔底沉渣厚度不應大于50mm；由于樁身混凝土為現場灌注，樁身質量不易保證，因此應采取切實可行的技術措施加強施工質量全過程管理與監控。如：樁端持力層判定（在樁孔施工遇到樁端持力層時進行），孔底沉渣、孔徑、垂直度的量測等，應特別加強施工過程監理。

樁基施工時應及時通知地質單位驗槽，確定所在樁位的持力層埋深、性質及巖面的坡度變化，確保樁端全截面進入持力層；因擬建物對變形具敏感性，結構設計時應結合建筑物的施工順序、結構特點，合理布置沉降縫或后澆帶并加強基礎與上部結構的整體剛度等措施，確保建筑結構主體安全、沉降均勻。

根據廣東省標準《建筑地基基礎設計規范》（DBJ15-31-2003）第10.2.3、10.2.4條規定，單樁豎向承載力特征值按下式計算：單樁豎向承載力特征值Ra=u∑qsiali+qpaAp，式中u 為樁身周長(m)；li 為第i 土層的厚度（m）；qsia 為第i 土層樁側的摩阻力特征值（kPa）；qpa 為樁端持力層端阻力特征值（kPa）；Ap 為樁身截面面積。

3.3 基坑工程

基坑地層條件及支護結構方案：按照以往經驗，擬建消防水池為埋地下沉式結構，水池底開挖深度約小于8m，事故油池為地下結構；基坑周邊環境：經工程措施處理后場地較空曠，均具有放坡空間，對基坑開挖無不利影響；基坑安全等級及環境等級：據場地的巖土條件、水文地質條件以及周邊環境，基坑抗傾覆、整體穩定性驗算等應滿足《建筑基坑支護技術規程》（JGJ120～2012）相關規定；基坑支護方案建議：池底開挖深度約小于8m，開挖深度范圍內側壁巖土層為回填土和淤泥層，基槽四周有足夠放坡位置，建議采用1:2.00比例放坡，坡面掛網及噴射素混凝土防護。坡頂設置截水溝，坡腳設置集水坑、沉淀池與排水溝進行集水明排。

基坑地下水治理與建議：基坑開挖范圍內存在地下水分布，因此基坑開挖應結合基坑降水進行，并在基坑四周、護坡墻面、坑底等位置做好地表排水、截水工作；抗浮設防水位：由于無地下水長期觀測資料，根據場地地形、地貌、地下水特征，并結合場地周邊地形條件、道路排水條件，本場地抗浮設防水位建議取場地室外地坪設計標高；場地回填土。應選用良好的對建筑材料無腐蝕或微腐蝕的土料分層回填、夯實。可采用壓實的黏性土或灰土，壓實系數應按滿足相關規范要求。

4 施工監測及沉降觀測

本工程應進行施工監測，主要內容包括樁基礎及基坑開挖監測。基坑開挖施工監測：本工程基坑在施工過程應對基坑內、外土體的水平、豎向位移、基坑卸荷回彈、支擋結構的內力、變形和整體穩定性、已施工工程樁的移位和基坑開挖影響范圍內的地下水位、孔隙水壓力變化以及流泥等現象進行觀測與監測，并采取信息化施工臨控，以確保基坑安全、減少或避免對周邊環境的影響和防止工程樁移位。通過科學的監測信息指導施工，合理調整施工順序及施工方案，保證堆載預壓施工堆載安全，并對施工可能造成的對周圍環境的不利影響及時采取預防措施。

沉降觀測及垂直度監測：擬建物為標準設防類建筑。擬建建筑地基變形主要由傾斜值控制，必要時尚應控制平均沉降量，具變形敏感性，預測擬建物變形特征為局部傾斜，設計時應根據建筑物荷載分布變化情況，考慮建筑物可能出現的不均勻沉降問題，應采取結構設計或施工上的處理措施，通過采取樁端持力層控制、不同建筑物或建筑部分的建造順序、合理設置后澆帶等，確保擬建物的安全使用，并按有關規范要求進行沉降變形驗算。為確保本工程在上部結構施工及建筑物使用期間的安全，應對上部主體結構進行沉降及變形觀測，并對擬建物設置長期沉降觀測系統，對建筑主體結構進行垂直度監測。