干振擠密碎石樁在電力工程中的應(yīng)用

王立波

(山東電力工程咨詢?cè)河邢薰?，山東濟(jì)南 250000)

1 概述

對(duì)于存在飽和砂土和飽和粉土(不含黃土)的火電廠附屬及輔助生產(chǎn)建筑物等電力工程地基，除6度設(shè)防外，應(yīng)進(jìn)行液化判別和地基處理［1］。一般采用干振擠密碎石樁對(duì)其進(jìn)行地基處理。

2 地震液化機(jī)理

對(duì)于飽和松散的砂土、粉土地基受到震動(dòng)時(shí)有變得更緊密的趨勢(shì)，即具有很大的震密性。但飽和松散的砂土、粉土的孔隙全部為水充填，因此這種震密性使得土的孔隙要減小，同時(shí)水的超孔隙水壓力驟然產(chǎn)生，在地震震動(dòng)的短暫時(shí)間驟然產(chǎn)生的超孔隙水壓力來(lái)不及消散，導(dǎo)致土的有效應(yīng)力降低，當(dāng)超孔隙水壓力達(dá)到或超過(guò)土體的上覆壓力時(shí)，土粒開(kāi)始懸浮在水中，地基土驟然喪失抗剪強(qiáng)度和承載力，土體變?yōu)檎硿后w，即產(chǎn)生液化。

3 加固機(jī)理

干振擠密碎石樁的施工過(guò)程:首先用振動(dòng)成孔器成孔，成孔過(guò)程中樁孔位的土體被擠到周圍土體中去，成孔后提起振動(dòng)成孔器，向孔內(nèi)倒入約1 m厚的碎石再用振動(dòng)成孔器進(jìn)行搗固密實(shí)，然后提起振動(dòng)成孔器，繼續(xù)倒碎石，直至碎石樁形成。干振擠密碎石樁與地基土形成復(fù)合地基，是一種有效的處理砂土液化的地基處理方法。

3.1 樁體作用

復(fù)合地基是樁體與樁間土共同工作。在剛性基礎(chǔ)下，樁體和樁間土沉降相等，由于樁體的剛度比周圍土體大，在樁體上將產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，即樁體承擔(dān)著較大比例的荷載。因而復(fù)合地基承載力高于原地基，沉降量有所減少。

3.2 擠密作用

干振擠密碎石樁在成樁過(guò)程中，將碎石樁位上的土體擠壓到樁周土體中，使得周圍土體變得更加密實(shí)，孔隙比減小，這就是擠密作用。通過(guò)擠密作用，消除或減小地層的液化性。但同時(shí)也使得超孔隙水壓力產(chǎn)生，根據(jù)有效應(yīng)力原理，地基土的有效應(yīng)力會(huì)降低。

3.3 排水井作用

干振擠密碎石樁加固地基土?xí)r，樁孔內(nèi)填充碎石，在地基中形成滲透性能良好的人工豎向排水井通道，使樁間土由于振動(dòng)擠密作用產(chǎn)生的超孔隙水壓力的水迅速地由碎石樁體排出，土中孔隙水壓力亦隨之減小，有效應(yīng)力增加，地基土的強(qiáng)度提高，從而消除或減小液化的可能性。

3.4 加筋作用

在復(fù)合地基整體穩(wěn)定分析中，復(fù)合地基中的樁體有加筋作用，使復(fù)合土體的抗剪強(qiáng)度提高。

4 應(yīng)用實(shí)例

4.1 工程概況

國(guó)電聊城2×600 MW燃煤發(fā)電工程位于聊城市以西，館(陶)—聊(城)公路以北，道口鋪鄉(xiāng)四甲李村與堂邑鎮(zhèn)羅屯村之間。

4.2 工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地地層主要為第四紀(jì)全新統(tǒng)沖積層，地層從上到下為:①粉土，②粘土，③粉土，④粘土，④-1粉土，④-2粉砂，⑤粉土。

場(chǎng)地地下水水位埋深2.00 m～2.30 m，常年最高水位1.00 m。

擬建場(chǎng)地內(nèi)的①層、③層、④-1層飽和粉土及③-1層、④-2層粉砂，在地震影響烈度達(dá)7度時(shí)，將產(chǎn)生地震液化，液化等級(jí)為輕微～嚴(yán)重，最大液化深度為14.60 m。因此，對(duì)于化水地段擬建建(構(gòu))筑物，采用干振擠密碎石樁法，處理深度［2］至⑤粉土層。

4.3 工程設(shè)計(jì)

1)樁間距為1 300 mm。2)樁孔位為等邊三角形布置，樁徑為500 mm，設(shè)計(jì)投料量為樁體積的1.15倍～1.30倍。施工時(shí)保證振密電流比空載電流大15 A～20 A。

4.4 處理效果

對(duì)干振擠密碎石樁區(qū)采用鉆探、取土、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)分析、超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)及載荷試驗(yàn)等多種方法進(jìn)行了綜合檢測(cè)，處理效果很好，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

1)樁間土經(jīng)加固后其工程性質(zhì)有了較明顯的改善，加固后各層地基土的重力密度、粘聚力、壓縮模量及標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)明顯提高，天然孔隙比、壓縮系數(shù)明顯降低，這充分證明擠密碎石樁對(duì)樁間土有明顯的加固擠密效應(yīng)。2)加固后，在地震影響烈度達(dá)7度時(shí)，①，③，④-1層飽和粉土及③-1，④-2層粉砂不再產(chǎn)生地震液化，處理后場(chǎng)地的地震液化現(xiàn)象已完全消除。3)加固后，根據(jù)復(fù)合地基載荷成果，復(fù)合地基承載力達(dá)到172 kPa，滿足160 kPa的設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語(yǔ)

干振擠密碎石樁能夠有效地處理地基土液化的問(wèn)題，對(duì)于承載力要求不高但需要消除地基液化性的火電廠附屬及輔助生產(chǎn)建筑物，干振擠密碎石樁法是一種經(jīng)濟(jì)、有效的地基處理方法，在電力工程中有很好的應(yīng)用前景。

［1］ DL/T 5024-2005，電力工程地基處理技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］ 《工程地質(zhì)手冊(cè)》編委會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)［M］.第4版.北京： 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.