马晓爽
国核电力规划设计研究院有限公司 100095
摘要
根据某1000kV变电站的工程情况、站址概况、站址环境条件，提出适用的地基处理方案，并对地基处理方案进行方案设计和技术比较，选择技术经济最优方案，确定本工程1000kV GIS地基处理方案采用桩基础。
关键词：地基处理、桩基础、强夯、挤密碎石桩
1 概述
（1）地层结构
根据工程岩土工程勘测报告场地地层主要为第四系全新统冲洪积层，岩性主要为粘性土、素填土，下伏基岩为上白垩系泥质砂岩，场地地基土层由上到下分布为：
1）第四系人工填土
①1 素填土（Q4S）：灰褐色，主要由粉质粘土组成，混少量砖块、碎屑等，据调查为整平道路或沟渠开挖所填，其性质与原状土层相比具不均一性，因此，不适宜做为站内主要建（构）筑物的天然地基持力层，在施工时建议挖除。
2）第四系冲洪积层
①粉质粘土（Q4al+pl）：灰褐、黄褐等色，可塑～硬塑状态，稍湿～湿，一般混少量砂及碎石10～30%，该层在场地内普遍分布。工程性质一般，当强度及变形满足设计要求时，可以作为变电站建（构）筑物的天然地基持力层。
②粉质粘土（Q4al+pl）：、灰黄、褐黄等色，硬塑～坚硬状态，湿，一般混多量砂土及少量碎石约20～45﹪，工程性质较好，可以作为站址区建（构）筑物的天然地基持力层，但仅局部分布。
3）上白垩系泥质砂岩
泥质砂岩（K2）：棕红色或紫红色，全风化～强风化状态。
全风化泥质砂岩：一般呈密实砂土状，混少量风化碎块，标贯击数一般小于30击，本次揭露厚度为1.20～3.40m，层顶埋深1.40～3.10m。
强风化泥质砂岩：一般呈碎块状或密实砂土状，泥质或砂质结构，块状构造，岩芯呈短柱状或块状，局部相变为泥质砂砾岩，见少量钙质胶结砂砾岩，本次勘测未穿透强风化层，揭露厚度12.10～21.55m，层顶埋深1.90～7.90m。
(2)水文地质条件
场地内地下水有第四系中的上层滞水及基岩裂隙水。上层滞水水量小；基岩裂隙水，迳流条件差，埋藏较深，水量贫乏。场地内及周边无泉水出露点。拟建站址区地下水类型主要为基岩裂隙水，农田灌溉和大气降水为其主要补给来源，蒸发为其主要排泄方式。勘测期间，在勘探深度内未测到地下水稳定水位，由于站址区域地层渗透性小，仅在上部存在少量上层滞水。据调查，拟建站址区地下水常年最高水位埋深大于20.00m。可不考虑地下水对建（构）筑物基础的影响。
站址的场地土层对混凝土结构及钢筋混凝土结构中钢筋均具微腐蚀性。
（3）不良地质作用
据本次地质调查，周围山体无岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、地面沉降、地裂缝等不良地质作用和地质灾害。
（4）岩土工程条件分析与评价
①1素填土，场地内分布地段较少，且厚度相对较小，其性质比原状土层相比具不均一性，因此，不适宜做为站内主要建（构）筑物的天然地基持力层，在施工时建议挖除。
①粉质粘土承载力为130～150kPa，当强度及变形满足设计要求时，可以作为变电站建（构）筑物的天然地基持力层。
②粉质粘土承载力为160～180kPa，工程性质较好，可以作为站址区建（构）筑物的天然地基持力层，但仅局部分布。
推荐各地基土层主要物理力学指标推荐值见表1.3.3-1。
.png)
3 地基处理方案比较
3.1 地基处理目的及范围
1000kV GIS基础南部区域18号钻孔存在厚度较大的②粉质粘土（层底埋深7.90m），地基承载力特征值fak=160～180kPa，压缩模量为14.7MPa，而1000kV GIS基础，其他区域均以全风化或强风化泥质砂岩作为地基持力层，强风化泥质砂岩地基承载力特征值fak=450～500kPa，压缩模量为44.5 Mpa。而1000kV GIS基础对沉降敏感，沉降差控制严格，因此需对1000kV GIS基础南部区域地基进行处理，减小沉降差。
3.2 地基处理方案技术比较
（1） 技术方案选择
根据本工程岩土工程条件及《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012/JGJ220-2012），适用于本工程的地基处理方案主要有：强夯法、挤密法、桩基础法等。
1）强夯法
强夯法是将100～400kN重的锤起吊到10～20m（最高可达40m）高处而后自由下落，给地基土以冲击和振动能量，将地基土夯实，从而提高地基的承载力，降低其压缩性，改善地基性能。
强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。强夯法一般处理深度可达8～10m。本工程大坑范围内填土厚度为5.67～7m，在强夯法可以处理的范围之内。
2）砂石桩挤密法
干振挤密碎石桩法是利用振动方式，在软弱地基上一边振动成孔，一边填入砾石、卵石、碎石等材料并将其挤压入土中，形成密实碎石桩的地基处理方法。其基本原理是利用振动法在砂土和粉土中沉入桩管时，对其周围会产生很大的横向挤压力，桩管将地基中等于桩管体积的土挤向桩管周围的土层，使地基达到密实，从而提高地基承载力，降低孔隙比，减少建筑物沉降。
砂石桩挤密法适用于挤密松散的砂土、粉土、粘性土、素填土和杂填土等地基。砂石桩挤密法适合本工程。
3）桩基础法
钻孔灌注桩是各类灌注桩中应用最为广泛的一种，灌注桩直径一般可达0.3～2.0m，桩长可为数米至一二百米，可以适应多种土层条件，提供相应承载力。
干作业钻孔灌注桩适用于地下水位以上的粘性土、粉土、砂土、填土、碎(砾)石土及风化岩层；以及地质情况复杂，夹层多、风化不均、软硬变化较大的岩层。本工程地基为粉质粘土、全风化或强风化泥质砂岩，适用于该法。
（2） 方案设计
经过上述各方案技术分析，从技术方面来讲，强夯法、挤密法、桩基础法均适用于本工程，分别论述如下：
1）方案一
采用强夯法进行处理，处理范围为南部GIS基础外扩5m，处理面积5190㎡，单夯击能4000kN。
2）方案二
采用挤密碎石桩进行地基处理，处理范围为南部GIS基础外扩3m。
挤密碎石桩桩径500mm，桩间距1.5m，三角形布桩，共需要碎石桩2400根。
3）方案三
采用钻孔灌注桩基础。桩径D=600钻孔灌注桩，桩间距3.0m，共需要桩280根，桩长10.5m。单桩承载力特征值Ra=750kN。
3.4 地基处理方案经济比较
通过上述方案对比分析，三种方案仅大坑范围内处理方式不同，对地基处理方案进行经济比较，只比较大坑范围内三种方案的经济指标。
主要技术经济指标比较表
.png)
3.5 结论
通过上述比较，可以看出，采用钻孔灌注桩费用最低，且采用钻孔灌注桩方案，因此本工程推荐采用钻孔灌注桩方案。桩端必须穿透软弱土层，以强风化泥质砂岩作为桩端持力层，桩端进入持力层按不小于桩径考虑。
4 地基处理推荐方案
根据上文论述，本工程1000kV GIS地基处理方案选用钻孔灌注桩基础，处理范围为1000kV GIS基础南侧部分。
（1）采用D=600mm桩，桩间距按3.0m考虑，桩长8.0m。
（2）单桩竖向抗压承载力特征值确定
单桩竖向抗压承载力按《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）估算，桩间土侧阻力及桩端阻力根据本工程岩土工程特点，查《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）相应数值计算。D=600mm桩单桩竖向抗压承载力特征值Ra=750kN。
参考文献:
[1] 龚晓楠 地基处理手册.中国建筑工业出版社.
[2]《建筑地基处理技术规范》 (JGJ 79-2012，J220-2012)
[3]《电力工程地基处理技术规程》 (DL/T 5024-2005)
[4]《变电站建筑结构设计技术规定》(DL/T 5457-2012)
[5]《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2011)
[6]《建筑桩基技术规范》 （JGJ 94-2008）
[7] 工程岩土勘测报告