水泥土搅拌桩在某220kV变电站填土地基中的应用

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［摘要］ 文章结合某220 kV变电站地质情况，通过对水泥土搅拌桩的设计与应用，发现其具有安全、经济、施工方便及沉降控制效果较好等优点。通过计算分析可知，水泥土强度对复合地基的预期处理有较大影响。

［关键词］变电站设计地基处理

中图分类号： TM411 文献标识码： A 文章编号：

1.工程概况

某变电站场区土层垂直分布及工程特性如下：

①层填土：可塑状，压缩性中等，承载力一般，未经处理不可作为天然地基持力层。

②层粉质粘土：软塑，标准贯入试验击数N=3击，取承载力特征值fak＝100kPa，未经处理不宜作为建筑物地基持力层。

③层粉质粘土混角砾：硬塑，具中低压缩性，标准贯入试验击数修正计算值N=7.1击，取其承载力特征值fak＝220kPa。

④层全风化页岩：呈粉质粘土状，硬塑，具中低压缩性，标准贯入试验击数修正平均值N=18.9击，取其承载力特征值fak＝250kPa。

⑤层强风化页岩：承载力较高，局部分布，埋深较浅的部位，为理想的天然地基持力层。

各岩土层物理力学指标建议值如下表1。

表1 岩土工程特性指标及地基土承载力特征值

站址内场地相对高差约20米，根据站区土方挖填平衡的原则，本站填方区最大填土厚度为7米，第②层粉质粘土层平均厚3米。根据最终布置的总平面图，220kv配电装置及110kV配电装置的构支架基础位于较深填方区。根据地质资料及基础反力进行分析，填土地基承载力低，不能满足构支架基础的承载力要求及地基沉降限值要求，需对本站填方区的填土进行地基处理，且处理后的地基承载力应不小于140kPa。

2.工程设计

本着“安全,经济,可靠,简便”的原则，对几种适用于本站条件的、有成熟技术和成功工程经验的地基处理方法进行综合对比，最终确定全站填土区采用水泥土搅拌桩地基处理方案。

2.1 设计依据

（1）《某220kV变电站岩土工程勘察报告》；

（2）《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2012)；

（3）《电力工程地基处理技术规程》（DL/T 5024-2005）；

（4）《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)；

（5）《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)

（6）《变电站建筑结构设计技术规程》（DL/T5457-2012）。

2.2 设计计算

根据拟建场地的填土性质及填土深度，以第①层粘土层为桩端持力层，桩端进入持力层（③层粉质粘土混角砾）0.5米，扣除基础埋深，有效桩长8.0m，设计桩径5 0 0 m m 。

①单桩竖向承载力特征值

单桩承载力应由桩周土和桩端土的抗力所提供的单桩承载力确定，可按下式估算。

其中：，

针对本工程取，

还需满足《建筑地基处理技术规范》：，

取，

取上述两个中的较小值

②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：

，其中

桩间距取1m，等边三角形布桩，，

将上述参数代入后计算得，满足要求。

③复合地基沉降计算

沉降计算采用理正岩土软件的地基处理计算模块，此处仅计算220kV配电装置荷载较大的构架基础的沉降量。根据工艺专业提供的的导线张力，按标准组合计算得到基础底部的反力为，基础大小为，基础埋深2.4m，基础及上覆土重为300kN。经计算得总沉降值为27mm

3.经济技术指标分析

在研究和制订本地基处理方案时,曾经考虑过下面两种方案：

方案一：全部采用水泥土搅拌桩，桩径500mm，考虑到220kV构架及110kV构架基础荷载较大，经计算桩间距取1m，等边三角形布桩，桩长8m，除构架外的支架荷载较小，经计算桩间距取1.5m，等边三角形布桩，桩长8m。

方案二：PHC管桩+水泥土搅拌桩方案。考虑到220kV构架及110kV构架基础荷载较大，初步选用PHC管桩，PHC管桩桩径选用400mm，壁厚95mm，桩长选用14米；除构架外的支架荷载较小，拟采用水泥土搅拌桩，经计算桩间距取1.5m，等边三角形布桩，桩长8m。

上述两种方案的经济技术指标对比见表2。

表2经济技术指标比较

施工方便程度 较方便 处理方式为两种，相对不方便

注：表中水泥土搅拌桩按203元/m3计列，PHC管桩按2300元/m3计列，未计列桩基检测费等。

根据上述分析可知，我们所推荐的方案无论是从可靠性、施工方便程度、造价等主要经济技术指标都优于方案二，最后决定采用推荐方案为本变电站填方区的地基处理方案。

4.结语

（1）从单桩竖向承载力特征值的计算过程可知，对直径为500mm的水泥土搅拌桩，复合地基承载力特征值主要受水泥土强度控制。故水泥土强度满足设计要求是达到预期处理效果的前提条件之一。

（2）通过对水泥土搅拌桩复合地基的沉降计算可知，此种处理方案对控制沉降效果较好。

（3）从经济技术指标比较的结果可知，我们所推荐的方案无论是从可靠性、造价及施工方便程度等方面都优于方案二。因此，最后决定采用推荐方案为本变电站的地基处理方案。

（4）本站已经投产1年多，经过在现场多次检查、检测和工程回访，未发现不均匀沉降等地基破坏问题，保证了运行的安全。为今后在同类型地区处理变电站的填土地基提供了成功的经验。

参考文献:

[1]龚晓南主编.《地基处理手册》(第三版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.

[2] 张端华，梁桂贞.《500kV香山变电站地基处理研究》[J].电力勘测设计，2006.