電力土建工程中推廣復合地基理論在工程中的運用

謝博仙

寧夏送變電工程有限公司

1 引言

在我國經濟建設階段，電力工程占據著很高地位，建構筑物高、大、重、深等均是電力土建工程的特點，對地基承載及抗變形能力等均提出較高的要求，尤其是管道、設備等對地基差異性沉降的要求更為嚴格。改革開放以后，多種地基處理的新技術、新理念被引入至國內，復合地基便是其一。合理應用復合地基能將其自身增強體與天然地基土體的承載潛能發揮出來，經濟性、適用性均較高[1]。為更好地推廣復合地基技術方法，本文結合具體案例，較為詳細地探究復合地基理論在土建工程施工中的應用情況。

2 項目概況

A市為減輕供電壓力，擬建220kV變電站項目，增設了很多新設備，新型變壓器便是其一，實測標高1.22m，活荷載70N∕m2。經現場勘測發現本工程所在區土質偏差，地下水位偏高，土層含水量偏高，空隙相對較大，自身具有很高的壓縮性。設計要求本地基的承載力標準應高于180kPa，但天然地基承載力不滿足設計要求。為更好地滿足新建變電站當下的荷載需求，本項目建筑企業擬定應用水泥土攪拌樁復合地基去強化地基的承載力，進而使變電站二道安全性、可靠性得到更大保障。

3 基于變形控制與變形協調方法的地基設計

從宏觀上，地基設計有強度設計與變形計算兩部分，前者能加強建筑體變形值的控制，使其始終不高于地基變形的容許值，是需要遵守的一條重要原則；結合地基變形量的檢測結果去檢驗基礎設計的合理性，是變形控制理論的基本思想。電力土建工程設計實踐中對地基變形提出的要求和普通工民用建筑之間存在一定差異，需要同時滿足結構、設備、高溫、高壓管道等對地基變形提出的要求。故而，實踐中應加強土建地基變形問題的控制，這是優化電力工程建設質量的有效方法之一[2]。

計算土建工程變形量時，還應重視提升精準度。既往測算沉降量時可能會形成較大的誤差，從某種程度上講，這種情況對變形控制理論在地基設計領域內的推廣起到了一定的制約作用。針對既往因“規范”沉降計算公式使用時會形成一定誤差的情況，當下新“規范”內已經采用經驗修正系數的方式作出調整了。盡管如此，巖土工程師在計算沉降量時還需關注如下幾點問題，以防引起新的誤差。

（1）面對不同深度，沉降計算時應依次按照其自重應力和附加應力之和的應力范疇取Es值，如果面對的是深部土層，則需要取應力范疇內較大的模量值，使其模量值有所提升。

（2）測算沉降荷載時，不能只考慮標準荷載及永久荷載，也要考慮瞬間荷載，包括風、地震等，故而測算出的工程地基承載力及變形荷載組合會存在差異，在工程設計中應重視分析如上問題。

（3）認真分析計算沉降點的地質材料，重點解讀土層不均勻分布對地基沉降形成的影響。

（4）計算變形中的應力值應用的是附加應力值，這主要是因為伴隨深度的拓展，自重應力是自然形成的，不會出現沉降量。

4 復合地基理論在土建工程中的應用

4.1 施工前期準備

首先，指派工人做好施工現場的清理工作，確保其干凈、整潔。本工程某標段上存有斜坡，方案采用DCS法進行處理，使地表和橫斷面能處于同個平面上。結合工程現場情況，試驗檢測地基的壓實系數＞90%，估計到有效設計臺階的實際需要，方案把其高度控制在0.6m，確保臺階的寬、長均符合長螺旋鉆機安全生產的要求。

其次，認真做好工程圖紙設計工作。復合地基建設階段，應依照設計圖紙內容清晰標注具體工作內容，并且要指派技術人員進行規范化操作，可以采用竹樁或撒石灰畫圈完成標記。鑒于復合地基自身的特殊性，需要對工程地表進行一定處理，將其平整度維持在較高水平，精準地測算出進樁的深度值。

再者，因為變電站項目所在地地基相對較弱，發生沉降情況的風險相對較大，有關技術人員一定要認真做好準備工作，搭建沉降觀測網，埋設相應的樁體，且要實現測量的精準化。在以上工作準備就緒后，還要嚴格依照相關規范開展地基地質檢測工作，嚴格審查有關資料，做到翔實記錄。

最后，結合復合樁的設計情況，選擇型號適宜的螺旋鉆機，通過試驗檢測機械設備的性能、安全性，判斷其是否符合安全施工的要求，試驗中復合樁數量要≥4根，依照設備、工藝、施工次序開展試驗，確保復合地基樁的材料選擇、混合料配合比設計、攪拌時間控制等均有依據。

4.2 鉆機就位

在以上所有準備工作結束后，應適當調整鉆機位置，利用樁基塔身的垂直標桿去檢查塔身導桿，矯正設備方位，確保鉆桿能瞄準復合地基中心實現垂直施工作業，將鉆桿的垂直度偏差控制在1%以內，復合地基的樁位偏差量要小于5cm。

4.3 鉆進到設計標高

鉆機就位以后就開始進行鉆孔，具體操作之前要先關閉鉆頭閥門，向下方緩慢移動鉆桿，確保鉆頭不接觸到地面。而后開啟電機，開始持續鉆進，并嚴格依照先慢后快的原則。鉆孔操作過程中，遇到一些特殊問題在所難免，比如當遇到較硬的土層時，鉆桿自身就會出現搖晃現象，此時需要減小進尺速度，通過緩緩進尺確保鉆桿能順利抵達設計標高。

在鉆進的整個過程中，均要維持鉆機狀態的穩定性，嚴禁出現傾斜、錯位等不良現象?？梢圆捎萌缦聨讉€標準判斷硬質基底：一是鉆進電流表抵達試驗樁，并且獲得了到達硬底的試驗值；二是鉆桿鉆進速度偏低，并且鉆桿自身出現了較明顯的搖晃情況；三是對鉆桿進行取芯后再行判別。

4.4 攪拌與灌注混合料

在開展該項工作前，要確保原材料質量符合設計要求，混合時嚴格依照規定的比例進行配置。采用集中攪拌站為復合地基樁進行集中供料，并要利用專門的運輸車輛及時將其運送到工程現場指定地點。嚴格依照設計順序進行上料操作，碎石攪拌在前，再添加適量水泥、粉煤灰等共同攪拌所有原材料，將攪拌時間控制在1min內。攪拌工作整體結束后，要對各臺攪拌料開展試件檢驗分析工作，將混合料的坍落度調控在160mm～200mm區間內，并且要符合設計強度。要用專門設備泵送混合料，采用試樁的方式能夠確定具體的泵送量，實踐中應依照試樁數目計算出混合料的具體泵送量，要求泵送工序要持續推進，嚴禁中斷。

當觀察到鉆桿內充滿了混合料時，就預示著可以開始進行拔管，過程中要嚴格執行先注料后拔管的順序。準備拔出鉆桿時，要確保鉆桿自身處于靜止狀態，將提拔速度控制在2.0m∕min～3.0m∕min。以上過程要嚴格依照工藝試驗內確定的參數去調控拔管速度與混合料的泵送量，并且要始終維持拔管、供料過程的連續性。

4.5 加固工程質量檢測

隨機抽取6根工程樁，對其強度進行抽樣檢查，具體操作方法如下：利用回旋轉機順著樁身在整個長度范疇中連續抽取芯樣，每隔2m左右抽取1個，在標準實驗室內開展無側限抗壓強度試驗檢測。

分析本次試驗所得的結果，可以認為樁體能基本實現完整、連續，無線側抗壓強度均值2.41kPa，符合工程設計要求；利用靜載荷試驗檢測復合地基的承載力，選擇最大加載量199kPa，劃分成10級等量加荷，在確認逐級穩定后再加下一級，依照現行規范設定穩定標準與終止試驗條件，選擇直徑1.27mm原板作為承壓板，面積1m2，試驗結果被統計在表1內。

表1 復合地基靜載試驗荷載——沉降結果統計表

P=164kPa相對應的沉降量都低于規范值（s∕b=0.006），提示符合地基的承載力≥164kPa，符合工程設計要求。

5 復合地基理論運用時注意的問題

5.1 合理采用地基承載力使用值

如果不能科學應用地基承載力，不僅會增加工程成本，還可能滋生出風險因素。地基承載力有基本值、標準值、設計值、使用值之分，之間存在一定關聯性。當計算出某地基的設計值時，若其變形值和準許變形值之間存在較大出入，則要適度調整設計值，將其作為地基承載力的使用值。在這里重點提及的一項內容是，計算出的承載力低于承載力設計值時，并不代表用盡所有的承載力，具體使用值應結合地基變形測算結果設定。如果變形計算結果高于變形的準許值，則要降低使用地基承載力的設計值；如果變形計算值明顯低于變形的準許值，則承載力使用值可以高于設計值應用，但應加大高出值的控制。故而，同個工程地基的地基承載力設計值有差別時，使用值也不盡相同。

5.2 科學選擇人工地基樁

當變形值受限在15cm～20cm內，且壓縮層范疇中土層分布較均勻時，要優先考慮使用天然地基方案。如果地面10m～15m之下存有低壓縮性的下臥土層，要對比人工、天然地基的應用情況。發現在以上工況中，和天然地基相比較，人工地基短樁不但處理效果好，而且處理過程更快速，和傳統設計方法相比較工期短縮12d，建設成本減少13.5萬多。在設定人工地基處理深度時，應將變形控制作為準則，如果計算得變形值＞15cm時，則要進行人工地基處理，并且要加強處理深度的控制，不可過深。

6 結束語

土建工程建設中，地基處理是一門綜合性很強的應用技術。在數十年的應用與研究過程中，電力工程建設在地基處理、巖石工程等諸多方面取得了一定成績，這是引進應用復合地基技術的重要基礎。在實踐中，技術人員也要持續探究怎樣完善復合地基設計的施工方法，預測施工中可能出現的問題，作出預處理方案，確保技術能順利、有效使用，創造更多的工程效益。