夯實(shí)水泥土樁在變電站地基處理中的應(yīng)用

1、夯實(shí)水泥土樁在變電站地基處理中的應(yīng)用程慧婧張?jiān)﹃慁i浩(濮陽供電公司 ,河南濮陽 457000)摘 要 :通過對夯實(shí)水泥土樁在變電站實(shí)際工程中的設(shè)計與應(yīng)用 ,闡述在工程設(shè)計中遇到性狀復(fù)雜的素 填土或雜填土等軟土地基處理時 ,一種經(jīng)濟(jì) 、安全 、合理的地基處理方法 。關(guān)鍵詞 :夯實(shí)水泥土樁 ;設(shè)計 ;應(yīng)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(shí)水泥土樁是用人工或機(jī)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(qiáng)力夯實(shí) ,制成均 勻的水泥土樁 。樁 、樁間土和褥墊層一起形成復(fù)合 地基 。夯實(shí)水泥土樁作為中等黏結(jié)強(qiáng)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(shí)水泥土樁通過兩方面作用使地 基強(qiáng)度提高 ,一是成樁夯實(shí)過程中擠密樁間土 ,使樁 周土強(qiáng)度有一定程度提高 ,二是水泥土本身夯實(shí)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(xué)反應(yīng) ,使樁體本身有較高強(qiáng)度 ,具有水硬性 。 處理后的復(fù)合地基強(qiáng)度和抗變形能力有明顯提高 。 結(jié)合夯實(shí)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(yīng)用情況進(jìn)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(jìn) 行分析 :天然地基強(qiáng)度低 、土層強(qiáng)度變化大 ,不能滿 足建筑物荷載要求 ,須進(jìn)行地基加固處理 ,經(jīng)論證采 用夯實(shí)水泥土樁較為經(jīng)濟(jì) 、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(jìn)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(jì)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(fù)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(yīng) ,干強(qiáng)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(qiáng) ,切面光滑 ,無搖振中等 ,干強(qiáng)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(yīng) ,干強(qiáng)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(shí) ;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(xué)指標(biāo) 、標(biāo)貫及靜探成果計算 ,結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn) ,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(yàn)值 標(biāo)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(yīng)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(jìn)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(shí)水泥土樁入土深度取 11

10、1 0 m (以現(xiàn)在自然地面標(biāo)高 501 0 m 為準(zhǔn)) ,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(shí)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(shí)水泥土樁進(jìn)行低級加固處理 ,要求 加固后復(fù)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(shí)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(shí)水泥土樁位平面布置單樁承載力應(yīng)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(fù)合地基承載力特征值。 復(fù)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(dá)到不同復(fù)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(fù)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(qiáng)度變化大;結(jié)合試樁情況及施工經(jīng)驗(yàn)對設(shè)計施工參數(shù)進(jìn)行了全面調(diào)整。(下轉(zhuǎn)第 723

13、頁)695 慮。復(fù)雜支護(hù)體系力學(xué)行為特征、復(fù)雜條件下基坑工 程的時空效應(yīng)、動態(tài)施工效應(yīng)都需借助數(shù)值分析 ,虛擬 設(shè)計、虛擬施工技術(shù)應(yīng)運(yùn)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(xiàn)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(xiàn)的 ei 率和核心率 比較低 ,應(yīng)引起重視。2) 我國的基坑文獻(xiàn)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(jì)大學(xué) ,中國地質(zhì)大學(xué) 、中南大學(xué) 、浙江大學(xué) 、河海大 學(xué)等知名高校 。這些高校集中了高水平的教師隊(duì)伍 和高質(zhì)量的研究生隊(duì)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(jìn) ?？傮w看 ,受資 助文獻(xiàn)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(shí)踐 ,但是還沒有得到廣泛的使用 ,如無限元 、支持向量機(jī) 、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(hù)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(jìn)基坑工程理論研 究和實(shí)踐應(yīng)用。基坑工程實(shí)踐仍是運(yùn)用理論導(dǎo)向 、量測定量和 經(jīng)驗(yàn)判斷三者相結(jié)合的方法 ,相應(yīng)的理論研究和應(yīng) 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(fù)雜 ,新的技術(shù)難 題又將展現(xiàn)在我們面前 。參考文獻(xiàn) 1 王崇德. 文獻(xiàn)計量學(xué)引論 m . 廣西師范大學(xué)出版社 , 1997 : 256 . 2 邱均平. 文獻(xiàn)計量學(xué) m . 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)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(xué)報 1998 - 2004 年刊載論文統(tǒng) 計分析j . 巖土工程學(xué)報 ,2006 , 28 (7) : 926 2 930. 6 陳傳明 ,劉海建. 2005 - 2006 年我國管理學(xué)的研究熱點(diǎn) 基 于 cssci 關(guān)鍵詞的分析j . 管理學(xué)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(fù)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(yīng)選用機(jī)械成孔 ,夯 填樁孔時宜選用機(jī)械夯實(shí)。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(fù)試合格后方可使用 。3) 在基槽開挖

18、時 ,嚴(yán)禁使用機(jī)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(yīng)及時抽樣檢驗(yàn) 。 抽樣檢驗(yàn)的數(shù)量不少于總樁數(shù)的 2 %。5) 夯實(shí)水泥土樁地基竣工驗(yàn)收時 ,承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用單樁復(fù)合地基荷載試驗(yàn) 。檢驗(yàn)數(shù)量應(yīng)為總樁 數(shù)的 01 5 %1 % ,且每個單體工程不應(yīng)少于 3 點(diǎn)。6) 復(fù)合地基經(jīng)靜荷載試驗(yàn)測試合格后 ,方可進(jìn)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(fù)雜的素填土 或雜填土等軟基處理的情況 ,選擇一種經(jīng)濟(jì) 、安全 、 合理的地基處理方法非常重要 。夯實(shí)水泥土樁復(fù)合 地基均勻性好 、地基強(qiáng)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