堆载预压排水固结在变电站地基加固应用

摘要：在变电站地基加固工程中，采用塑料插板堆载预压固结法具有排水效率高、投资省、施工简便、速度快、对周边土层扰动较小等优点，因此成为应用最广泛的软基加固方法之一。文章主要针对堆载预压排水固结在变电站地基加固应用进行了探讨。

关键词：排水固结法；电站工程；软基处理

中图分类号：S276 文献标识码：A 文章编号：

排水固结法是利用天然地基土层本身的透水性或设置在地基中的竖向排水体，通过预先在地表进行加载预压或利用建(构)筑物自身重量使土体中孔隙水逐渐排出，土体逐渐固结，地基土逐渐压密，强度逐步提高的方法。堆载预压法是利用天然地基作为排水系统，其固结排水过程是一维固结排水过程，而砂井预压法，由于在地基中设置了竖向排水体，其固结排水过程为三维固结排水过程。由于普通砂井用砂量较大，施工机械接地要求较高，因此，普通砂井大多用小直径的袋装砂井或塑料排水板所替代，尤其是塑料排水板，因其功效较袋装砂井更高，综合价格更低，所以在实际工程中得到越来越广泛的应用。

1工程概况

110kV大丰变电站位于中山市港口镇沙港路大丰工业区群乐路段，是新建变电站工程，本站为常规110kV GIS变电站，站区总用地面积为5542.373平方米,其中变电站围墙内用地面积3575.0平方米，其它用地面积1967.373平方米，站区内设主控综合楼一幢、警传室及生活配套建筑一幢，总建筑面积1172.9 m2。主控综合楼建筑分二层布置，首层布置为接地变室、站用变室、蓄电池室、电缆层、安全工具室，二层布置为10kV高压室、主控室、通信室。主变压器、110kV GIS设备、10kV电容器组露天布置。

2 工程地质条件

场地原始地貌属珠江三角洲冲淤积平原，地形较为平坦，根据勘察资料，建设场地主要由杂填土，第四系海陆交互相沉积层组成，拟建110kv大丰变电站场北侧距沙港公路约150米，西侧为规划的余庆二路，该道路已修筑但尚未硬化，目前拟建场地依靠该泥路与沙港公路相连。场地原为菜地，现已推填整平并铺设厚约0.50米粗砂。场地原始地貌单元属珠江三角洲冲淤积平原，现场地已填砂整平。根据当地的水文资料，站址北侧小榄水道的50年一遇洪（潮）水位为2.40米（珠基）。站址内涝水位受内河水位控制，内河控制水位为1.60m（珠基），即超过1.60m即由各处泵站往外排水。勘察时发现各钻孔均都见地下水，主要为赋存于第四系地层中的孔隙潜水，受大气降水及地表水补给，水位变化因气候、季节而异。丰水季节，地下水位明显上升，第四系各地层多处于饱水状态，另外，基岩裂隙中也赋存少量裂隙水。勘察期间测得地下水稳定水面埋藏深度介于0.40~1.20m，水位标高介于0.07～0.70米。

3 地基处理方案

在综合考虑工程地质条件等多方面因素后, 设计总体上考虑在站址征地边线内做水泥土搅拌桩围护止水，形成密闭挡墙，防止淤泥涌动，杜绝河涌水涌入拟建地块，同时采用堆载预压排水固结的方法, 即采用塑料排水板作为竖向排水体加速淤泥排水固结, 采用超载预压使淤泥层在较短的时间内完成在使用荷载下的全部主固结沉降, 卸载后, 再进行低能量的强夯。

施工图纸范围内的建筑工程，安装及调试，但不限于白蚁防治、施工水源、施工电源、安健环、变压器水喷雾灭火系统及气体消防、远动系统站外部分。包括：综合楼一座，地上二层（室内给排水工程、防雷工程、通风空调工程、照明及动力系统工程、）；警传室一座、消防水池及泵房、杂物间，为钢筋混凝土框架结构，采用高强度预应力砼管桩基础；场地构支架及基础、事故油池、电缆沟、室外电容器基础，采用高强度预应力砼管桩基础；地下消防管道安装（包括地上消火栓设备）；室外给排水工程；围墙工程（采用高强度预应力砼管桩基础）；站场内道路工程。由于站址场地内淤泥层厚度比较厚，回填土高度约3.1米，为减少场地不均匀沉降，在进行站场内主控楼、警传室、道路、构架等建、构筑物基础施工前，对站场内地基先进行特殊处理。

4 堆载预压排水固结施工

4.1 施工步骤

平整场地施工放线铺设中粗沙层插打塑料排水板铺设土工布、做盲沟填土堆载建筑处理。

4.2 施工方法

4.2.1 水平排水砂垫层施工要点

（1）若地基承载力较好，能承载常用的运输机械时，可采用机械分堆摊铺法，即先堆成若干沙堆，再由推土机或人工摊平。

（2）当地基表面承载力不能负担运输机械压力时，可采用顺序推进铺筑法，避免机械进入铺垫层的场地。

（3）若为超软弱地基，采取加强措施后，承载力仍然不足以负担一般机械的压力时，可采用人工或轻便机械顺序推进铺设砂垫层，如人力手推车、轻型皮带运输机以及小型水力泵送砂等。

（4）在排水砂垫层的施工过程中都应避免过度扰动软土表层，以免造成砂土混合，影响垫层排水能力。此外，在铺设垫层前，应注意消除砂井顶部可能存在的淤泥或其他杂物，以利排水。

4.2.2塑料排水带施工要点

（1）塑料排水板需用专门插板机将其插入地基中。

（2）施工基本步骤包括：设备定位塑料带通过导管穿出并与桩尖连接固定塑料板插入土中拔出导管剪断塑料带。

（3）所选塑料排水带透水性要符合设计要求，应有足够的湿润抗拉强度和抗弯曲能力。

（4）不得使用滤水膜受损的排水带，施工过程加以保护，以免受损，防止淤泥进入板芯堵塞排水通道。

（5）塑料带插设位置要正确，以保证间距和垂直度符合要求（

（6）塑料带与桩尖应连接牢固，以免拔管时脱开，将塑料带带出。带出长度不宜超过500mm。

（7）塑料排水带需要接长时，应采用滤膜内芯板平搭接法，以保证排水畅通；搭接长度宜大于200mm，以保证有足够的搭接强度。

4.2.3堆载预压施工要点

（1）必须严格控制堆载速率。加载过程中应每天进行竖向变形、边桩位移及孔隙水压力等项目的观测。基本控制标准是：竖向变形每天不应超过10mm：边桩水平位移每天不应超过4mm。

（2）堆载面积要足够。站场红线范围内全部要填上土方。

（3）要注意堆载过程中荷载的均匀分布，避免局部堆载过高导致地基的局部失稳破坏。回填的砂质粘土或碎石粘土，应分层碾压密实，每层厚度0.3-0.4米厚。

5 水泥搅拌桩施工方法

5.1 施工方法

（1）钻孔对位

移动搅拌桩机至设计桩位，地面派专人从前后、左右四个方向指挥对中，将钻头锥中心对准施工桩位。钻杆对中后，用水平尺检桩机垂直度，调整桩机水平。操作步履油缸，将四条足履全部触地，确保桩机施工时平衡。

（2）搅拌钻进

送浆平台启动灰浆泵送水，待水体到达钻头出口后，启动桩机主机，让钻头切土搅拌下沉，直到设计桩底标高。桩机切土搅拌到达设计标高后，向钻头方向输送水泥浆液，搅拌桩主体在原位旋转3600，直到浆体到达桩底后，再旋转提升。

（3） 喷浆初步成桩

桩机边旋转提升钻头，边喷浆搅拌使水泥浆与土拌和均匀，直到设计桩顶标高。

（4） 冲洗系统

冲洗灰浆砂和输浆管系统，直至返出清水，并清除钻头上粘附的软土，检查钻头，如有磨损时应及时更换。

5.2 施工注意问题

（1）施工前做好场地平整、尽量使场区达到近似水平状态并排除地下块石，以便于桩机移位和避免制桩过程中产生偏位和倾斜，保证桩位正确，桩体垂直。

（2）桩机对位前，地面指挥人员应认真复核检查拟施工的桩位，出现因机械辗轧、人员行走和相邻桩体施工等原因造成桩位偏差时，应及时扶正，必要时请技术人员复核后重新放桩。

（3）桩机预搅下沉前，应检查钻头直径，及时更换小于设计直径的搅拌钻头。

（4）制桩过程中注意严格控制桩机和桩底标高，在桩机上设置深度计或控制深度的标记，准确量测钻进深度和停浆面深度，确保施工有效长度。

（5）钻搅至设计深度时，不能立即提升，应在原地旋转30s，再行提升，确保加固剂到达桩尖，处理好桩端土。提升至桩顶处，应停止提升，原地喷搅10s，处理好桩顶。

（6）对产生断裂、缺桩、逊径、强度低、偏位大、表面缺陷多的事故桩体，应及时进行补强处理，不降低设计标准。

（7）施工要派专人详细记录所有施工的桩号、制桩时间、实际施工桩长、固化剂用量、钻头直径等。

6 结束语

总之，堆载预压排水固结法处理软土地基技术可靠、经济合理，相对于其它加固处理方法，具有施工工期短，造价低等优点。在施工中若严格按照施工工艺与质量控制要求合理施工，选用适宜的打桩设备，砂井施工工效就好，经济效益也提高，易保证施工质量，值得在软土加固工程中推广应用。

参考文献

[1] 李呈洪;排水固结技术在处理变电站软土地基中的应用[A];2008年云南电力技术论坛论文集[C];2008年

[2] 杨俐;堆载预压法处理软基的沉降分析与数值模拟[D];湘潭大学