夯實水泥土樁在變電站地基處理中的應用

1、夯實水泥土樁在變電站地基處理中的應用程慧婧張元甫陳鵬浩(濮陽供電公司 ,河南濮陽 457000)摘 要 :通過對夯實水泥土樁在變電站實際工程中的設(shè)計與應用 ,闡述在工程設(shè)計中遇到性狀復雜的素 填土或雜填土等軟土地基處理時 ,一種經(jīng)濟 、安全 、合理的地基處理方法 。關(guān)鍵詞 :夯實水泥土樁 ;設(shè)計 ;應用the appl ication of compacted soil2cement pil es in treatment of substation build ing foundationcheng huijing zhang yuanfu chen penghao( puyang powe

2、r supply company , puyang 457000 ,china)abstract :by means of the design and use of compacted soil2cement piles in an actual substation project ,it was expounded a rational ,economic and safe method to t reat soft soil ground ,such as plain fill and miscellaneous fill etc ,which were encountered in

3、engineering designs1keywords :compacted soil2cement pile ; design ; use夯實水泥土樁是用人工或機械成孔 ,選用相對 單一的土質(zhì)材料 ,與水泥按一定配比 ,在孔外充分拌 勻制成水泥土 ,分層向孔內(nèi)回填并強力夯實 ,制成均 勻的水泥土樁 。樁 、樁間土和褥墊層一起形成復合 地基 。夯實水泥土樁作為中等黏結(jié)強度樁 ,不僅適 用于地下水位以上淤泥質(zhì)土 、素填土 、粉土 、粉質(zhì)黏 土等地基加固 。夯實水泥土樁通過兩方面作用使地 基強度提高 ,一是成樁夯實過程中擠密樁間土 ,使樁 周土強度有一定程度提高 ,二是水泥土本身夯實成 樁 ,且

4、水泥與土混合后可產(chǎn)生離子交換等一系列物 理化學反應 ,使樁體本身有較高強度 ,具有水硬性 。 處理后的復合地基強度和抗變形能力有明顯提高 。 結(jié)合夯實水泥土樁在我公司會盟 (新華) 110 kv 輸 變電工程地基處理中的應用情況進行具體闡述。1工程概況濮陽市電業(yè)局會盟 (新華) 輸變電工程位于濮上 路西 、火車道北側(cè) 。根據(jù)地質(zhì)資料及建筑物情況進 行分析 :天然地基強度低 、土層強度變化大 ,不能滿 足建筑物荷載要求 ,須進行地基加固處理 ,經(jīng)論證采 用夯實水泥土樁較為經(jīng)濟 、合理 ,并根據(jù)現(xiàn)場深層攪拌樁試樁情況對此巖土工程設(shè)計進行調(diào)整 ,要求加2工程地質(zhì)概況根據(jù)濮陽市規(guī)劃設(shè)計研究院會盟 (新

5、華) 110 kv變電站巖土工程勘察報告,其地質(zhì)情況如下 :21 1地形 、地貌 擬建場地位于黃河沖堆淤積平原區(qū) ,地形較平坦 ,地勢較低 ,原為耕地 ,種植有小麥等農(nóng)作物。21 2土層結(jié)構(gòu)在勘探控制深度 201 0 m 范圍內(nèi) , 該場地地層 由第四紀黃河堆積的粘性土 、粉土及粉砂組成 ,現(xiàn)分 述如表 1 所示。21 3不良地質(zhì)作用及不利埋藏物除地震作用外 ,本場地不存在滑坡 、崩塌等其他 不良地質(zhì)作用 ;未發(fā)現(xiàn)有古墓 、暗溝 、孤石對建筑物 不利的地下埋藏物。21 4地下水在本次勘察深度范圍內(nèi)未見地下水 ,本場地地 下水埋深大于 201 0 m ,主要受大氣降水影響 。根據(jù) 濮陽區(qū)域地下水

6、資料 ,本場地地下水對混凝土無腐 蝕性。第一作者 :程慧婧 ,女 ,1984 年出生 ,助理工程師 。固后復合地基承載力 fsp1 k180 k pa 。e - mail :chenhuijing5298 126. com收稿日期 :2009 2 10 2 20694 industrial construction vol. 40 , supplement ,2010工業(yè)建筑 2010 年第 40 卷增刊 表 1 土層結(jié)構(gòu)地層編號 地層名稱地層描述棕褐 ;可塑 ;包含植物根 ,貝殼 ;切面光滑 ,無搖振反應 ,干強度中等 - 高 ,韌性中等 - 高 ,夾多層粉土薄層 ,層厚 31 800粉質(zhì)黏

7、土71 000 m(1 號孔附近分布較厚)粉土黃色 ;中密 ;稍濕 ;包含氧化鐵 ;砂質(zhì)感較強 ,切面光滑 ,無搖振中等 ,干強度低 ,韌性低 ,層厚 41 30071000 m1粉質(zhì)黏土 棕褐 ;可塑 ;包含貝殼 ;切面光滑 ,無搖振反應 ,干強度中等 - 高 ,韌性高 ,層厚 11300 m ;僅分布于 2 號孔附近粉砂黃色 ;密實 ;主要成分為石英 、長石 ,包含云母 ;層厚大于 51 000 m21 5地基承載力綜合確定 根據(jù)各土層的物理力學指標 、標貫及靜探成果計算 ,結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗 ,綜合確定各土層承載力特征值 見表 2 。表 2 各土層承載力特征值土層編號 土層名稱各種方法確定承載

8、力/ kpa綜合確定承載力 經(jīng)驗值 標貫法 靜探法 特征值 f ak / k pa 粉質(zhì)黏土120-130120粉土150-1601551粉質(zhì)黏土140-140140 粉砂-190200190 21 6場地地震效應按 gb 18306 - 2001中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖 附錄 a 、附錄 b 、附錄 c ,本地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為 度 ,分區(qū)第一組 ,設(shè)計基本地震加速度 01 15 g ,特 征周期為 01 45 s 。根據(jù)本工程及鄰近工程深部地質(zhì) 資料分析確定該場地土屬于中軟場地土 ,經(jīng)估算本 場地 20 m 深土層的等效剪切波速約為 200 m/ s ,覆 蓋層厚度大于 50 m ,按 gb

9、50011 - 2001建筑抗震 設(shè)計規(guī)范第 41 11 5 條 、41 11 6 條規(guī)定 ,場地類別為 類 ;該場地屬于可進行建設(shè)的一般場地。根據(jù)場地土質(zhì)和地下水埋藏條件 ,按 gb 50011- 2001 第 41 31 3 條規(guī)定初判 ,本場地不存在地震液 化土層。3巖土工程設(shè)計31 1設(shè)計依據(jù)1)濮陽市電業(yè)局 110kv 變電站巖土工程勘察 報告;2) gb 50007 - 2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范;3) j gj 79 - 2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范;4) j gj 94 - 94建筑樁基技術(shù)規(guī)范;31 2設(shè)計計算及樁位的布置 根據(jù)擬建場地土性質(zhì) ,夯實水泥土樁入土深度取 11

10、1 0 m (以現(xiàn)在自然地面標高 501 0 m 為準) ,以第 層粉土為樁端持力層 ,樁頂埋深按 31 5 m ,則有效樁長 71 5 m ,設(shè)計樁徑 500 mm ,按 j gj 79 - 2002夯實水泥土樁設(shè)計參數(shù)估算如下 : 1) 單樁豎向承載力特征值 。注 :11 本工程采用夯實水泥土樁進行低級加固處理 ,要求 加固后復合低級承載力特征值 180 k pa 。21 根據(jù)本工 程基礎(chǔ)平面圖和勘察資料 ,按 j g 79 - 2002建筑地基處 理技術(shù)規(guī)范要求 ,共布置夯實水漲土樁 676 根 ,呈方形 布置 ,間距 01851100 m ,樁徑 01 5 m ,樁入土深度為 010

11、m 下 111 7 m ,有效樁長 71 5 m。31 加固材料使用425 號普通硅酸鹽水泥。41 其他未盡事宜按 j gj 79 -2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范要求執(zhí)行 。 圖 1 夯實水泥土樁位平面布置單樁承載力應由樁周土和樁 57 端土的抗力所 提供的單樁承載力確定 ,可按下式計算 。ra = qsi up l + ap qp其中 : qs = 10 20 kpa , qp = 155 kpa , up = 11 57 m , l = 71 5 m , ap = 01 196 m2 ;故 ra = qsi up l + ap qp = 1131 0 kn2) 復合地基承載力特征值。 復合

12、地基承載力特征值按下式確定 : f sp1 k = mr a / ap +(1 - m) f sp1 k單樁豎向承載力特征值 r a 取 1131 0 kn ,樁間 土承載力特征值 f sp1 k 取 120 k pa ,取 01 3 ,矩形布 置 ,根據(jù)公式計算出達到不同復合地基承載力所需 的面積置換率及平均間距 ,見表 3 。表 3 復合地基承載力f sp1 k/ kpa面積置換率 m平均樁間距/ cm 15001 22901 0 18001 27851 0 注 :水泥土攪拌樁現(xiàn)場試樁結(jié)果證明:本工程場地土的強度變化大;結(jié)合試樁情況及施工經(jīng)驗對設(shè)計施工參數(shù)進行了全面調(diào)整。(下轉(zhuǎn)第 723

13、頁)695 慮。復雜支護體系力學行為特征、復雜條件下基坑工 程的時空效應、動態(tài)施工效應都需借助數(shù)值分析 ,虛擬 設(shè)計、虛擬施工技術(shù)應運而生 ,并得到快速發(fā)展。6 結(jié) 論對以“深基坑”為主題詞的相關(guān)文獻信息的統(tǒng)計 與分析 ,得出如下結(jié)論 :1) 我國深基坑論文呈現(xiàn)逐年增長趨勢 。說明我 國基坑技術(shù)在不斷提高 ,但是文獻的 ei 率和核心率 比較低 ,應引起重視。2) 我國的基坑文獻的分布與我國基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā) 展密切相關(guān) ?；蛹夹g(shù)處于全國領(lǐng)先的高校 ,為同 濟大學 ,中國地質(zhì)大學 、中南大學 、浙江大學 、河海大 學等知名高校 。這些高校集中了高水平的教師隊伍 和高質(zhì)量的研究生隊伍。3) 期刊涉及

14、范圍比較廣泛 。除土木建筑類的期 刊外 ,涉及到鐵道 、裝飾 、材料等方面的期刊 ,可見基 坑工程的發(fā)展帶動了相關(guān)行業(yè)的前進 。總體看 ,受資 助文獻比較少 ,且主要集中在知名科研單位和高校。 4) 通過關(guān)鍵詞分析 ,可見有許多新技術(shù)已經(jīng)引 入基坑工程實踐 ,但是還沒有得到廣泛的使用 ,如無限元 、支持向量機 、專家系統(tǒng) 、動態(tài)方法 、aba qu s、 plaxis 、rb f 神 經(jīng) 網(wǎng) 絡(luò) 、u fem 系 統(tǒng) 、gps 測 量 、 pcc 樁 、o sterberg 試樁法 、psp 支護技術(shù) 、反虹涵 、 人工凍結(jié)法 、位爬山法 、無砂鋼筋混凝土 、小波技術(shù) 等 ,從中可以得到啟發(fā)和

15、提示 ,促進基坑工程理論研 究和實踐應用?；庸こ虒嵺`仍是運用理論導向 、量測定量和 經(jīng)驗判斷三者相結(jié)合的方法 ,相應的理論研究和應 用研究也得到突破 ,成績斐然 。從我國快速城市化 發(fā)展看 ,基坑工程將更深 、更大 、更復雜 ,新的技術(shù)難 題又將展現(xiàn)在我們面前 。參考文獻 1 王崇德. 文獻計量學引論 m . 廣西師范大學出版社 , 1997 : 256 . 2 邱均平. 文獻計量學 m . 科學技術(shù)文獻出版社 , 1988 : 256. 3 中國期刊全文數(shù)據(jù)庫. http :/ / 218 . 196 . 244 . 87/ kns50/ naviga2 tor. aspx ? id =

16、266/ z . 4 馬世杰. 圖書館工作與研究 (1991 - 2006) 論文關(guān)鍵詞統(tǒng)計分析j . 圖書館工作與研究 ,2008 (01) :101 2 105 . 5 陳龍珠 ,羅昊 ,麥慧琳. 巖土工程學報 1998 - 2004 年刊載論文統(tǒng) 計分析j . 巖土工程學報 ,2006 , 28 (7) : 926 2 930. 6 陳傳明 ,劉海建. 2005 - 2006 年我國管理學的研究熱點 基 于 cssci 關(guān)鍵詞的分析j . 管理學報 ,2009 , 6 (2) : 143 2 149 .(上接第 695 頁)3) 根據(jù)設(shè)計要求和依據(jù) ,計算確定本工程地基 加固處理的方法

17、、參數(shù)及布樁方案如下 :均在基礎(chǔ)地面范圍內(nèi)布樁 ,按基礎(chǔ)平面尺寸 ,不 同部位 ,采用方形和基本方形布置 , 樁距為 11 0 m(見圖 1) ;加固深度為 111 0 m ,假定基礎(chǔ)埋置深度 31 5 m(自然地表算起) ,則有效樁長 71 5 m ;樁徑 01 5 m ;面積置換率 m = 01 27 ;總樁數(shù) 676 根 ,加固后復合地基承載力 f sp1 k 180 k pa 。4施工中的一些要求1) 因孔深超過 61 0 m ,成孔應選用機械成孔 ,夯 填樁孔時宜選用機械夯實。2) 水泥作為加固材料 ,要求使用 425 號普通硅 酸鹽水泥 ,并經(jīng)復試合格后方可使用 。3) 在基槽開挖

18、時 ,嚴禁使用機械開挖 ,以免破壞 樁體 ,人工鑿去上部樁頭 。4) 施工過程中 ,對成樁質(zhì)量應及時抽樣檢驗 。 抽樣檢驗的數(shù)量不少于總樁數(shù)的 2 %。5) 夯實水泥土樁地基竣工驗收時 ,承載力檢驗應采用單樁復合地基荷載試驗 。檢驗數(shù)量應為總樁 數(shù)的 01 5 %1 % ,且每個單體工程不應少于 3 點。6) 復合地基經(jīng)靜荷載試驗測試合格后 ,方可進行上部建筑物的施工 。5結(jié)語變電站工程設(shè)計中經(jīng)常遇到性狀復雜的素填土 或雜填土等軟基處理的情況 ,選擇一種經(jīng)濟 、安全 、 合理的地基處理方法非常重要 。夯實水泥土樁復合 地基均勻性好 、地基強度較高 ,施工簡便靈活 ,受場 地限制較小 、速度快 ,無污染 、造價低 、質(zhì)量易控制 , 被工