淺談深圳地區(qū)變電站工程的地基處理形式

江瑩

【摘 要】變電站是城市重要的電力設(shè)施，對(duì)可靠性、安全性都有較高要求。深圳臨海地區(qū)軟土地基較多，為滿足變電站工程的荷載與沉降要求，需要進(jìn)行地基處理。本文針對(duì)深圳地區(qū)變電站工程的常用地基處理形式進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】變電站;地基處理;樁基

中圖分類號(hào)： F426.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）21-0166-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.076

0 概述

深圳臨海地區(qū)軟土地基較多，為滿足變電站工程的荷載與沉降要求，需要進(jìn)行地基處理。合理的地基處理方案確定，既要考慮整個(gè)工程的造價(jià)，還要考慮施工的工期的影響，更要考慮變電站安全運(yùn)行生產(chǎn)的要求及對(duì)周邊環(huán)境的影響，深圳地區(qū)變電站常用地基處理方法包括：表層原位壓實(shí)法、強(qiáng)夯法、樁基礎(chǔ)。本文綜合考慮施工工期、工程造價(jià)、實(shí)施難易度、方案可靠性等多方面因素，對(duì)深圳地區(qū)變電站常用的地基處理方法進(jìn)行分析比較。

1 表層原位壓實(shí)法

表層加固是地表淺層處理的最簡(jiǎn)易做法。當(dāng)需要處理的地基軟弱土位于表層且厚度不大，或上部荷載較小時(shí)，采用表層壓實(shí)法可以取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。經(jīng)過表層原位壓實(shí)法加固的地基，可以用取土樣進(jìn)行土工試驗(yàn)，荷載板試驗(yàn)等檢測(cè)手段進(jìn)行驗(yàn)證和質(zhì)量控制。表層原位壓實(shí)法根據(jù)不同的施工機(jī)械設(shè)備和工藝一般分為碾壓法、振動(dòng)壓實(shí)法和重錘夯實(shí)法。

1.1 分層碾壓法

分層碾壓法是用壓路機(jī)、推土機(jī)、平碾或其他碾壓機(jī)械在地基表面來回開動(dòng)，利用機(jī)械自重把松散土地基壓實(shí)加固。

分層碾壓法常用于地下水位以上，大面積填土的壓實(shí)以及一般非飽和粘性土和雜填土地基的淺層處理。若重要的構(gòu)筑物下地基采用此方法時(shí)，可在填土中摻20%的碎石，以提高地基強(qiáng)度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，用8～12t的壓路機(jī)碾壓后的填土地基，承載力約為100～130kPa。

分層碾壓法在深圳地區(qū)變電站工程中應(yīng)用廣泛，常用于變電站場(chǎng)地平整填方區(qū)或者表層原有填土厚度較小的地區(qū)。分層碾壓后處理的地基可用于荷載較小的構(gòu)筑物（如圍墻、消防小室等）下地基或道路、硬化地坪、電纜溝地基。

1.2 重錘夯實(shí)法

重錘夯實(shí)法是利用起重機(jī)將重錘提升到一定高度，自由落下，以重錘自由下落的沖擊能來夯實(shí)淺層地基。經(jīng)過多次反復(fù)提起、落下，使地基表面形成一層較為均勻密實(shí)的硬殼層，從而提高地基強(qiáng)度。

重錘夯實(shí)法經(jīng)常用于處理厚度較小的濕陷性黃土地基。深圳地區(qū)較少濕陷性地基，同時(shí)重錘夯實(shí)法振動(dòng)與噪音較大，對(duì)周邊環(huán)境影響較大，尤其不適合應(yīng)用于居民區(qū)較密集的城市中心地帶，因此深圳地區(qū)變電站工程較少使用重錘夯實(shí)法。

1.3 振動(dòng)壓實(shí)法

振動(dòng)壓實(shí)法是用振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械在地基表面施加振動(dòng)力以振實(shí)淺層松散土的地基處理方法。地基土的顆粒受振動(dòng)而發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)至穩(wěn)固位置，減小土的孔隙而壓實(shí)。

因?yàn)檎駝?dòng)會(huì)對(duì)周圍的建筑物等產(chǎn)生影響，一般情況下，振源與臨近建筑物、地下管線或其他設(shè)施的距離應(yīng)大于3m。深圳地區(qū)多山地，位于山地的變電站山地附近無建筑物和其他設(shè)施、場(chǎng)地十分開闊時(shí)，適合振動(dòng)壓實(shí)機(jī)械的工作。

2 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法又名動(dòng)力固結(jié)法或動(dòng)力壓密法。這種方法是反復(fù)將夯錘（質(zhì)量一般為10～40t）提高一定高度使其自由落下（落距一般為10～40m），給地基以沖擊和振動(dòng)能量，從而提高地基土的強(qiáng)度并降低其壓縮性。由于強(qiáng)夯法具有加固效果顯著、使用土類廣、設(shè)備簡(jiǎn)單、施工方便、節(jié)省勞力、施工期短、節(jié)約材料和施工費(fèi)用低等特點(diǎn)，我國(guó)自20世紀(jì)70年代引進(jìn)此法后迅速在全國(guó)推廣應(yīng)用。

強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、粉土、粘性土、雜填土和素填土等地基。它不僅能提高地基土的強(qiáng)度、降低其壓縮性、還能改善其振動(dòng)液化的能力和消除土的濕陷性，所以還被經(jīng)常用于處理可液化砂土地基和濕陷性黃土地基等。

強(qiáng)夯法在深圳地區(qū)變電站工程廣泛應(yīng)用，尤其適用于面積較大、填土較厚的戶外常規(guī)變電站。深圳近年新建的500kV變電站工程均位于山區(qū)，為半挖半填場(chǎng)地，填土厚度可達(dá)約30m，使用強(qiáng)夯法進(jìn)行地基處理，可分為5～6層進(jìn)行強(qiáng)夯，兩遍點(diǎn)夯、一遍普夯。強(qiáng)夯處理后的地基可作為荷載較小的構(gòu)筑物下地基，如電纜溝、圍墻等，同時(shí)可滿足道路、硬化地坪的地基承載力要求。利用強(qiáng)夯法對(duì)填方區(qū)處理，能有效控制土層回填碾壓質(zhì)量不夠的風(fēng)險(xiǎn)，加固效果顯著。而采用強(qiáng)夯法與復(fù)合地基或樁基礎(chǔ)比較，則有效節(jié)約造價(jià)和工期，并且施工方便、節(jié)省勞力。

3 樁基礎(chǔ)

樁基是軟土地基基礎(chǔ)處理的一種最傳統(tǒng)、最普遍、應(yīng)用最廣泛、也是最可靠的方法之一。變電站工程為城市重要的電力設(shè)施，變電站建筑物內(nèi)通常放置重要電力設(shè)備或控制中心，荷載較大、對(duì)沉降要求較高，因此在軟土地基中變電站建筑物通常采用樁基礎(chǔ)。主要的樁型有：預(yù)制樁和灌注樁。

3.1 預(yù)制樁

預(yù)制樁具有制作方便，施工速度快，承載力高的特點(diǎn)。近年來，隨著新技術(shù)推廣，預(yù)制樁特別是高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁（PHC）在廣東省得到廣泛的應(yīng)用。

預(yù)制樁樁身強(qiáng)度高，承載力大，適用的范圍廣，可以方便地穿越淤泥層。施工時(shí)采用分段駁接的方法，不受樁架高限制，最大長(zhǎng)度可達(dá)50米以上。另外，樁由工廠工業(yè)化生產(chǎn)，經(jīng)過比較嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)，質(zhì)量可靠，避免了灌注樁經(jīng)常出現(xiàn)的縮頸、隔層、斷樁、夾泥等問題，如采用靜壓法施工就更具有低噪音，無振動(dòng)，不擾民的優(yōu)點(diǎn)。

由于預(yù)裝樁優(yōu)點(diǎn)眾多，且費(fèi)用較低，因此預(yù)制樁成為深圳地區(qū)變電站工程樁基礎(chǔ)的首選樁型。其中錘擊樁施工更快、穿越效果更好，因此早期深圳地區(qū)變電站工程大多使用錘擊樁。近年來隨著城市建設(shè)發(fā)展，考慮到錘擊樁噪音與振動(dòng)較大、對(duì)周邊環(huán)境與居民生活較大，市區(qū)內(nèi)變電站已逐漸停用錘擊樁，改用對(duì)周邊環(huán)境影響較小的靜壓樁型。錘擊樁僅應(yīng)用于遠(yuǎn)離市區(qū)與居民的山區(qū)變電站。同時(shí)，深圳部分沿海地區(qū)淤泥層較厚，管樁施工容易偏樁。而填海地區(qū)表層填土層通常夾有大量塊石，而且厚度較大，可達(dá)約10m，管樁施工難以穿越。經(jīng)過工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，近年來在深圳填海地區(qū)或淤泥層較厚的沿海地帶變電站樁基礎(chǔ)較少采用預(yù)應(yīng)力管樁。

3.2 灌注樁

灌注樁為預(yù)先成孔，放鋼筋籠后澆筑混凝土，以中、微風(fēng)化巖為樁端持力層，可以提供較大的單樁承載力。根據(jù)成孔工藝的不同，灌注樁可以分為干作業(yè)成孔的灌注樁、泥漿護(hù)壁成孔的灌注樁和人工挖孔的灌注樁等。灌注樁因成孔的機(jī)械不同而通常有以下幾種成孔施工方法：螺旋鉆機(jī)成孔法、潛水鉆機(jī)成孔法 、沖擊鉆機(jī)成孔法、旋挖成孔法、正循環(huán)回轉(zhuǎn)法、反循環(huán)回轉(zhuǎn)法、沖抓鉆機(jī)成孔法、旋轉(zhuǎn)錐鉆孔法。

灌注樁能適應(yīng)各種不良地質(zhì)土層的成孔，灌注混凝土?xí)r加設(shè)套管，可以解決混凝土的跑漿問題，因此灌注樁是深圳地區(qū)變電站使用較多的樁型，常用的灌注樁型為沖孔灌注樁及旋挖成孔灌注樁。

深圳為多山臨海地區(qū)。山區(qū)變電站建設(shè)場(chǎng)地基巖變化較大，或者上覆土層內(nèi)夾雜中風(fēng)化、微風(fēng)化孤石時(shí)，變電站主要建筑物基礎(chǔ)通常采用沖孔灌注樁基礎(chǔ)。而沿海變電站建于填海地區(qū)時(shí)，表層通常有厚度非常大的雜填土層，同時(shí)填土層內(nèi)可能有大量前期拋石擠淤后留下的大尺寸中風(fēng)化、微風(fēng)化塊石，因此適合采用沖孔灌注樁。同時(shí)，沿海變電站場(chǎng)地內(nèi)經(jīng)常有厚度較大的淤泥層，灌注樁施工可加設(shè)可重復(fù)利用的套管，避免混凝土跑漿，有效控制工程質(zhì)量。

近年來隨著城市建設(shè)的發(fā)展，旋挖灌注樁在變電站工程中應(yīng)用增加。旋挖灌注樁對(duì)周邊土體擠壓小，振動(dòng)較小，對(duì)周邊環(huán)境影響也較小，適合應(yīng)用于市區(qū)人口密集區(qū)或周邊有對(duì)振動(dòng)敏感的設(shè)施的地區(qū)，如臨近地鐵的區(qū)域。例如近年投運(yùn)的220kV興懷變電站及110kV深大變電站，變電站紅線內(nèi)均有地鐵隧道穿行，變電站建筑物距離地鐵隧道外輪廓約10m。根據(jù)地鐵公司要求，此類變電站建筑物均采用了旋挖灌注樁基礎(chǔ)，以滿足地鐵對(duì)樁基施工振動(dòng)的要求。

4 結(jié)論

合理的地基處理方案確定，既要考慮整個(gè)工程的造價(jià)，還要考慮施工的工期的影響，更要考慮變電站安全運(yùn)行生產(chǎn)的要求及對(duì)周邊環(huán)境的影響。本文針對(duì)深圳地區(qū)變電站工程的常用地基處理形式進(jìn)行了分析，變電站工程需根據(jù)所在地區(qū)地理位置、地址條件、周邊環(huán)境，選擇適宜的地基處理形式。

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