強夯法在變電站上的應用

摘 要：強夯法具有施工簡單、加固效果好、使用經濟等優(yōu)點，特別適合戶外變電站的地基處理，但由于施工參數(shù)需要通過試夯后的檢測結果得出，往往不被施工單位認可，因此只有在大規(guī)模重要的變電站才得以應用。

關鍵詞：強夯；夯能；錘重；落距；夯點間距

中圖分類號：TU472.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）12-0071-02

前言

強夯法具有施工簡單、加固效果好、使用經濟等優(yōu)點，因而被世界各國工程界廣泛應用于各類土的地基處理中。但由于強夯法的設計理論尚不成熟，夯擊時地基的動力性又不十分明確，以及地基土形狀變化多端等因素，在采用強夯法時必須進行現(xiàn)場試夯或試驗性施工。設計通過試驗結果進行下一步施工圖設計。強夯的施工方法簡單但施工中錘重、落距、錘底面積、夯點布置等參數(shù)的取值直接決定地基處理效果及施工速度，強夯的參數(shù)對工程十分重要。

1 站址概況

松原500kV變電站新建工程的站址位于前郭縣新廟鎮(zhèn)站址在地貌單元上屬于松遼平原，地勢稍有起伏，呈東西高中間低的形態(tài)，地面高程在146.00～151.00m之間，最大高差為5.00m。

2 地基巖土構成

自然地面下20m深度內的地層巖性自上而下分別為黃土狀粉土、粉土、粉砂。

2.1 黃土狀粉土黃褐色，具有較大孔隙及垂直節(jié)理，微層理發(fā)育，稍濕，稍密～中密。該層厚6.50～8.00m。

根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011—2001），判定該層土為中高壓縮性土。

根據(jù)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025—2004），黃土狀粉土具有濕陷性，失陷性為中到重。

2.2 粉土黃褐色，稍濕，稍密～密實，該層分布不普遍，層厚小于1.40m，層底埋深8.80～7.50m。

根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011—2001），判定該層土為中等壓縮性土。該層粉土不具有濕陷性。

2.3 粉砂黃褐色，稍密～中密狀態(tài)，稍濕～飽和，該層分布普遍，本次勘察未揭穿。

3 站內的構筑物

站區(qū)建筑物主要由主控通信樓、繼電器小室、SP泡沫消防間等建筑物組成，除主控通信樓為二層結構外其他所有建筑物均為單層建筑?？偨ㄖ娣e為1182.73m2。占地面積為705.6m2約占圍墻內總占地面積（6.1362hm2）的1.14%。其他構筑物為500kV配電裝置場地、220kV配電裝置場地、無功補償裝置、電容器裝置、站內道路、站內地下電纜溝、主變壓器基礎等構筑物。變電站內構筑物的特點是除了主控通信樓、主變壓器基礎占地比較集中可以做成深基礎外，其余構筑物占地面積大，幾乎都是附著在地面之上，做成深基礎不經濟。針對變電站內構筑物特點及站內的地質構成，初步確定對站內整個場地進行地基處理，處理深度為第1層土厚度，消除第1層土的濕陷性，提高該層土的承載力降低其壓縮性，滿足其上部構筑物設計要求。處理后主控通信樓及主變基礎采用樁基礎，其余構筑物采用淺基礎。變電站總平面圖見圖1。

4 地基處理方案的確定

初步確定可采用換填、水泥土攪拌樁、強夯地基處理方式。前兩種方法在松原220kV及66kV電壓等級的變電站中都有應用，取得很好的效果。換填處理法深度在0.5～3m比較適宜。本變電站需要處理的第1層土深度在6.50～8.00m，采用換填法不恰當。變電站內運輸?shù)缆翻h(huán)繞著各個電壓等級的配電裝置場地，電纜溝在配電裝置場地縱橫布置，為滿足道路、電纜溝以及設備對不均勻沉降的要求，采用水泥土攪拌樁勢必要縮短樁間距，投資較大且不利于上部結構位置的調整和變動。衡量利弊之后決定采用強夯進行地基處理，主控通信樓及主變壓器基礎在處理后的地基上做樁基礎，其余構筑物按天然地基設計。經強夯處理后道路、設備構支架、電纜溝等構筑物布置起來更加方便靈活。

5 夯擊參數(shù)的選擇

根據(jù)站內的地質狀況將場區(qū)分為A、B兩個區(qū)。為選擇合理的單點夯擊擊數(shù)和夯點間距，在兩個區(qū)域內選擇有代表性的兩塊場地分別進行試夯（見圖1）。有效加固深度取8.0m。根據(jù)《建筑地基處理技術規(guī)范》（JGJ79-2002）預估主夯擊能A區(qū)取3000kN·m，B區(qū)取2000kN·m。主夯時A區(qū)錘重150kN，落距20m，錘底面積5m2，錘底直徑2.52m，正三角形布點，夯點間距5.0m。 B區(qū)錘重120kN，落距取16.7m，錘底面積5m2，錘底直徑2.52m，正三角形布點，夯點間距5.0m。滿夯時A、B區(qū)單擊夯擊能取1000kN·m，錘重150kN，落距7m。每個試夯區(qū)夯擊遍數(shù)均為3遍，第1遍主夯、第2遍主夯、第3遍滿夯。主夯每點15擊，滿夯每點5擊，同時滿足主夯和滿夯的最后2擊夯沉量平均值不大于50mm。分別在夯錘上和夯點（或夯坑）周圍地面相互垂直方向埋設觀測標識，在夯擊過程中，利用水準儀測量每擊的夯沉量和夯坑周圍地面的沉降或隆起量。當夯擊達到設計夯沉量控制指標或地面出現(xiàn)明顯隆起時，停止夯擊。繪制錘擊數(shù)與夯沉量關系曲線，確定最佳錘擊數(shù)和夯點間距，同時測量夯坑體積。

6 試夯后的質量檢驗

試強夯結束15d后，采用靜力觸探、靜力載荷試驗、試坑取土和室內土工試驗進行檢測。確定夯后地基土有關物理力學指標，確定夯后地基土承載力、壓縮模量、密實度、濕陷性消除情況。

7 確定強夯施工參數(shù)

對試夯結果進行分析，根據(jù)上部結構對地基承載力及壓縮性的要求以及盡量節(jié)省施工費用的原則，確定強夯的施工參數(shù)。A、B兩區(qū)主夯擊能取2000kN·m，錘底面積5m2，錘底直徑2.52m，正三角形布點，每點13～15擊；滿夯擊能取1000kN·m，落距8.4m，錘重、錘底面積、錘底直徑與主夯相同，每點5擊，夯印搭接1/4，夯后平整。同時，滿足主夯和滿夯的最后二擊夯沉量平均值不大于60mm。在變電站設3個永久觀測基準點。

強夯結束15d后，對場地進行靜力觸探、靜力載荷試驗、室內土工試驗檢測。檢驗結果表明夯后地基土承載力、壓縮模量、密實度指標均滿足設計要求。通過3個觀測點幾年來對整個變電站的觀測，變電站整個場地地基的沉降量滿足設計要求，強夯地基處理在本工程取得最佳效果。本工程設計被國家電網(wǎng)公司評為2009年度輸變電優(yōu)質工程獎。

8 結語

雖然強夯法具有施工簡單、加固效果好、使用經濟等優(yōu)點，但其關鍵是根據(jù)具體的地質情況能準確給出試夯參數(shù)，并根據(jù)試夯檢測結果調整試夯參數(shù)求得最終的強夯數(shù)據(jù)。變電站上的構筑物占地面積大，其上的電氣設備及建構筑物的垂直荷載不大，電氣設備、電纜溝、道路等對場地的沉降要求較高，因此，強夯是解決變電站場區(qū)內上層土地基承載力不足，沉降量不滿足要求的較好選擇。但由于需要試夯、并進行檢測，往往不被施工單位認可，大部分變電站還是通過整個場地換填，或加深設備構支架基礎或基礎底面局部換填方法解決。只有在重要的大規(guī)模變電站上才得以應有，典型的工程案例對設計來講非常難能可貴。

參考文獻

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作者簡介：張巧（1965-）女，學士，高級工程師，國家一級注冊結構工程師，主要從事輸變電工；、風電場構筑物設計