夯实水泥土桩在变电站地基处理中的应用.docx

夯实水泥土桩在变电站地基处理中的应用程慧婧张元甫陈鹏浩(濮阳供电公司 ,河南濮阳 457000)摘 要 :通过对夯实水泥土桩在变电站实际工程中的设计与应用 ,阐述在工程设计中遇到性状复杂的素填土或杂填土等软土地基处理时 ,一种经济 、安全 、合理的地基处理方法 。关键词 :夯实水泥土桩 ;设计 ;应用THE APPL ICATIO N OF COMPACTED SOIL2CEM ENT PIL ES INTREATM ENT OF S UBSTATIO N BUILD ING FO UNDATIO NCheng H uijing Zha ng Yuanf u Chen Penghao( Puyang Po wer Supply Co mpa ny , Puya ng 457000 ,China)Abstract :By mea ns of t he de sign and use of co mp acted soil2cement pile s in an act ual substatio n p roject ,it wa s expo unded a ratio nal ,eco no mic and saf e met ho d to t reat sof t soil gro und , such a s plai n fill and mi scella neo us fill etc ,which were enco untered in engineering de signs1Key words :co mpacted soil2cement pile ; design ; use夯实水泥土桩是用人工或机械成孔 ,选用相对单一的土质材料 ,与水泥按一定配比 ,在孔外充分拌 匀制成水泥土 ,分层向孔内回填并强力夯实 ,制成均匀的水泥土桩 。桩 、桩间土和褥垫层一起形成复合 地基 。夯实水泥土桩作为中等黏结强度桩 ,不仅适 用于地下水位以上淤泥质土 、素填土 、粉土 、粉质黏土等地基加固 。夯实水泥土桩通过两方面作用使地 基强度提高 ,一是成桩夯实过程中挤密桩间土 ,使桩 周土强度有一定程度提高 ,二是水泥土本身夯实成 桩 ,且水泥与土混合后可产生离子交换等一系列物理化学反应 ,使桩体本身有较高强度 ,具有水硬性 。 处理后的复合地基强度和抗变形能力有明显提高 。 结合夯实水泥土桩在我公司会盟 (新华) 110 kV 输变电工程地基处理中的应用情况进行具体阐述 。2工程地质概况根据濮阳市规划设计研究院会盟 (新华) 110 kV变电站岩土工程勘察报告,其地质情况如下 :21 1地形 、地貌 拟建场地位于黄河冲堆淤积平原区 ,地形较平坦 ,地势较低 ,原为耕地 ,种植有小麦等农作物 。21 2土层结构在勘探控制深 度 201 0 m 范 围 内 , 该 场 地地 层 由第四纪黄河堆积的粘性土 、粉土及粉砂组成 ,现分述如表 1 所示 。21 3不良地质作用及不利埋藏物除地震作用外 ,本场地不存在滑坡 、崩塌等其他 不良地质作用 ;未发现有古墓 、暗沟 、孤石对建筑物 不利的地下埋藏物 。21 4地下水在本次勘察深度范围内未见地下水 ,本场地地 下水埋深大于 201 0 m ,主要受大气降水影响 。根据 濮阳区域地下水资料 ,本场地地下水对混凝土无腐 蚀性 。1工程概况濮阳市电业局会盟 (新华) 输变电工程位于濮上 路西 、火车道北侧 。根据地质资料及建筑物情况进 行分析 :天然地基强度低 、土层强度变化大 ,不能满足建筑物荷载要求 ,须进行地基加固处理 ,经论证采用夯实水泥土桩较为经济 、合理 ,并根据现场深层搅 拌桩试桩情况对此岩土工程设计进行调整 ,要求加固后复合地基承载力 f sp1 k 180 k Pa 。第一作者 :程慧婧 ,女 ,1984 年出生 ,助理工程师 。E - mail :chenhuiji ng5298 126 . co m收稿日期 :2009 2 10 2 20694 Indust rial Co nst r uctio n Vol . 40 , Supplement ,2010工业建筑 2010 年第 40 卷增刊表 1 土层结构地层编号 地层名称地层描述棕褐 ;可塑 ;包含植物根 ,贝壳 ; 切面光滑 ,无摇振反应 ,干强度中等 - 高 ,韧性中等 - 高 ,夹多层粉土薄层 ,层厚 31 80071 000 m ( 1 号孔附近分布较厚)黄色 ;中密 ;稍湿 ;包含氧化铁 ; 砂质感较强 ,切面光滑 ,无摇振中等 ,干强度低 ,韧性低 ,层厚 41 30071 000 m棕褐 ;可塑 ;包含贝壳 ;切面光滑 ,无摇振反应 ,干强度中等 - 高 ,韧性高 ,层厚 11 300 m ; 仅分布于 2 号孔附近 黄色 ;密实 ;主要成分为石英 、长石 ,包含云母 ; 层厚大于 51 000 m粉质黏土1粉土粉质黏土 粉砂21 5地基承载力综合确定根据各土层的物理力学指标 、标贯及静探成果 计算 ,结合地区经验 ,综合确定各土层承载力特征值见表 2 。表 2 各土层承载力特征值各种方法确定承载力/ kPa综合确定承载力特征值 f ak / k Pa土层编号土层名称经验值 标贯法 静探法1粉质黏土粉土 粉质黏土粉砂120150140-190130160140200120155140190注 :11 本工程采用夯实水泥土桩进行低级加固处理 , 要求加固后复合低级承载力特征值 180 k Pa 。21 根据本工 程基础平面图和勘察资料 ,按 J G 79 - 2002建筑地基处 理技术规范要求 ,共布置夯实水涨土桩 676 根 ,呈方形 布置 ,间距 01 8511 00 m ,桩径 01 5 m ,桩入土深度为 01 0 m 下 111 7 m , 有效桩长 71 5 m 。31 加固材料使用425 号普通硅酸盐水泥 。41 其他未尽事宜按 J GJ 79 -2002建筑地基处理技术规范要求执行 。 图 1 夯实水泥土桩位平面布置21 6 场地地震效应按 GB 18306 - 2001中国地震动参数区划图 附录 A 、附录 B 、附录 C ,本地区的抗震设防烈度为 度 ,分区第一组 ,设计基本地震加速度 01 15 g ,特 征周期为 01 45 s 。根据本工程及邻近工程深部地质 资料分析确定该场地土属于中软场地土 ,经估算本场地 20 m 深土层的等效剪切波速约为 200 m/ s ,覆 盖层厚度大于 50 m ,按 GB 50011 - 2001建筑抗震 设计规范第 41 11 5 条 、41 11 6 条规定 , 场地类别为 类 ;该场地属于可进行建设的一般场地 。根据场地土质和地下水埋藏条件 ,按 GB 50011- 2001 第 41 31 3 条规定初判 ,本场地不存在地震液 化土层 。单桩承载力应由桩周土和桩 57 端土的抗力所提供的单桩承载力确定 ,可按下式计算 。Ra = qsi Up L + A p qp其中 : qs = 10 20 k Pa , qp = 155 k Pa , Up = 11 57 m ,2= 71 5 m , Ap = 01 196 m ;故 Ra = qsi Up L + A p qp = 1131 0 kN2) 复合地基承载力特征值 。 复合地基承载力特征值按下式确定 :f sp1 k = m R a / A p +( 1 - m) f sp1 k单桩竖向承载力特征值 R a 取 1131 0 kN ,桩间 土承载力特征值 f sp1 k 取 120 k Pa ,取 01 3 , 矩形布 置 ,根据公式计算出达到不同复合地基承载力所需 的面积置换率及平均间距 ,见表 3 。L3岩土工程设计31 1设计依据1)濮阳市电业局 110 kV 变电站岩土工程勘察 报告;2) GB 50007 - 2002建筑地基基础设计规范;3) J GJ 79 - 2002建筑地基处理技术规范;4) J GJ 94 - 94建筑桩基技术规范;31 2设计计算及桩位的布置根据拟建场地土性质 ,夯实水泥土桩入土深度 取 111 0 m (以现在自然地面标高 501 0 m 为准) ,以 第 层粉土为桩端持力层 ,桩顶埋深按 31 5 m ,则有 效桩长 71 5 m ,设计桩径 500 mm ,按 J GJ 79 - 2002夯实水泥土桩设计参数估算如下 :1) 单桩竖向承载力特征值 。表 3 复合地基承载力 f sp1 k / k Pa 面积置换率 m 平均桩间距/ cm 01 2201 27901 0851 0150180注 : 水泥土搅拌桩现场试桩结果证明 :本工程场地土的强度变化大 ;结合试桩情况及施工经验对设计施工参数进行了全面调整。(下转第 723 页)695虑 。复杂支护体系力学行为特征 、复杂条件下基坑工程的时空效应 、动态施工效应都需借助数值分析 ,虚拟 设计 、虚拟施工技术应运而生 ,并得到快速发展 。限元 、支持向量机 、专家系统 、动态方法 、ABA Q U S 、Pla xi s 、RB F 神 经 网 络 、U F EM 系 统 、GPS 测 量 、PCC 桩 、O st e r ber g 试桩法 、PSP 支护技术 、反虹涵 、 人工冻结法 、位爬山法 、无砂钢筋混凝土 、小波技术等 ,从中可以得到启发和提示 ,促进基坑工程理论研究和实践应用 。 基坑工程实践仍是运用理论导向 、量测定量和经验判断三者相结合的方法 ,相应的理论研究和应 用研究也得到突破 ,成绩斐然 。从我国快速城市化发展看 ,基坑工程将更深 、更大 、更复杂 ,新的技术难 题又将展现在我们面前 。6结论对以“深基坑”为主题词的相关文献信息的统计 与分析 ,得出如下结论 :1) 我国深基坑论文呈现逐年增长趋势 。说明我 国基坑技术在不断提高 ,但是文献的 EI 率和核心率比较低 ,应引起重视 。2) 我国的基坑文献的分布与我国基础建设的发 展密切相关 。基坑技术处于全国领先的高校 ,为同 济大学 ,中国地质大学 、中南大学 、浙江大学 、河海大 学等知名高校 。这些高校集中了高水平的教师队伍和高质量的研究生队伍 。3) 期刊涉及范围比较广泛 。除土木建筑类的期 刊外 ,涉及到铁道 、装饰 、材料等方面的期刊 ,可见基 坑工程的发展带动了相关行业的前进 。总体看 ,受资 助文献比较少 ,且主要集中在知名科研单位和高校 。4) 通过关键词分析 ,可见有许多新技术已经引 入基坑工程实践 ,但是还没有得到广泛的使用 ,如无参考文献 1 王崇德. 文献计量学引论 M . 广西师范大学出版社 , 1997 :256 . 2 邱均平. 文献计量学 M . 科学技术文献出版社 , 1988 : 256 . 3 中国期刊全文数据库. ht tp :/ / 218 . 196 . 244 . 87/ kn s50/ Naviga2to r . a sp x ? ID = 266/ Z . 4 马世杰. 图书馆工作与研究 ( 1991 - 2006) 论文关键词统计分析 J . 图书馆工作与研究 ,2008 ( 01) : 101 2 105 . 5 陈龙珠 ,罗昊 ,麦慧琳. 岩土工程学报 1998 - 2004 年刊载论文统计分析J . 岩土工程学报 ,2006 , 28 ( 7) : 926 2 930 . 6 陈传明 ,刘海建. 2005 - 2006 年我国管理学的研究热点 基于 CSSCI 关键词的分析J . 管理学报 ,2009 , 6 ( 2) : 143 2 149 .(上接第 695 页)3) 根据设计要求和依据 ,计算确定本工程地基 加固处理的方法 、参数及布桩方案如下 :均在基础地面范围内布桩 ,按基础平面尺寸 ,不 同部位 ,采用 方 形 和 基 本 方 形 布 置 , 桩 距 为 11 0 m (见图 1) ;加固深度为 111 0 m ,假定基础埋置深度 31 5 m(自然地表算起) ,则有效桩长 71 5 m ;桩径 01 5 m ;面积置换率 m = 01 27 ;总桩数 676 根 ,加固后复合地基承载力 f sp1 k 180 k Pa 。应采用单桩复合地基荷载试验 。检验数量应为总桩数的 01 5 %1 % ,且每个单体工程不应少于 3 点 。6) 复合地基经静荷载试验测试合格后 ,方可进 行上部建筑物的施工 。5 结 语变电站工程设计中经常遇到性状复杂的素填土 或杂填土等软基处理的情况 ,选择一种经济 、安全 、合理的地基处理方法非常重要 。夯实水泥土桩复合地基均匀性好 、地基强度较高 ,施工简便灵活 ,受场 地限制较小 、速度快 ,无污染 、造价低 、质量易控制 , 被工程设计人员所接受 。4施工中的一些要求1) 因孔深超过 61 0 m ,成孔应选用机械成孔 ,夯 填桩孔时宜选用机械夯实 。2) 水泥作为加固材料 ,要求使用 425 号普通硅 酸盐水泥 ,并经复试合格后方可使用 。3) 在基槽开挖时 ,严禁使用机械开挖 ,以免破坏 桩体 ,人工凿去上部桩头 。4) 施工过程中 , 对成桩质量应及时抽样检验 。 抽样检验的数量不少于总桩数的 2 % 。5) 夯实水泥土