某換流站地基處理方案比選及優(yōu)化研究

1、<p>　　某換流站地基處理方案比選及優(yōu)化研究</p><p>　　[摘要]本研究根據(jù)工藝專業(yè)推薦的換流站總平面布置方案，結(jié)合本工程地質(zhì)條件及上部結(jié)構(gòu)荷載特點通過分析比較，選擇合理的地基處理方案，充分體現(xiàn)安全可靠、經(jīng)濟適用的設(shè)計目標(biāo)。 </p><p>　　[關(guān)鍵詞]：換流站地基處理 </p><p>　　中圖分類號：TU4 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號： &

2、lt;/p><p><b>　　1 工程概述 </b></p><p>　　某換流站長656.0m，寬428.0m，圍墻內(nèi)總占地22.2159hm2，站址所處屬于丘陵地貌，整體上以丘陵為主，地形起伏較大，其間分布有狹窄、彎曲的洼地或溝谷，溝谷處多為人工開挖的魚塘，其間洼地、溝谷等地段存在淤泥質(zhì)土、松散粗砂等軟弱土，和沖洪積、坡積可塑狀粉質(zhì)粘土等中軟土。站址自然高差約55m

3、，自然坡度8°～18°場地平整后最大填土高度約24m，屬于中軟場地土。 </p><p><b>　　2 工程地質(zhì)條件 </b></p><p>　　站址上覆第四系地層主要為坡殘積成因的粘性土，低洼地段分布有淺層淺層沖淤積淤泥質(zhì)土、沖洪積砂土和粉質(zhì)粘土，下伏基巖為各種不同風(fēng)化等級的燕山期花崗巖。各巖土層特征描述如下： </p><

4、;p>　　2.1沖淤積淤泥質(zhì)土（層號②）：深灰、灰黑色，飽和，軟塑，沖淤積成因。該層厚度約為1.8m，標(biāo)貫擊數(shù)一般1~3擊。 </p><p>　　2.2沖洪積砂土和粉質(zhì)粘土 </p><p>　　（1）粗砂（層號③1）：灰白，褐黃色，飽和，松散，局部呈稍密狀，沖洪積成因。該層厚度約為2.0~2.3m，標(biāo)貫擊數(shù)8~12擊。 </p><p>　?。?）粉質(zhì)粘土

5、（層號③2）：灰黃、灰褐色，潮濕，可塑，沖洪積成因。該層厚度約為1.5～1.9m，標(biāo)貫擊數(shù)6～10擊。 </p><p>　　2.3坡積粉質(zhì)粘土（層號④）：褐黃、棕黃色，潮濕，可塑狀態(tài)，部分地段呈稍濕，硬塑狀態(tài)，坡積成因。該層厚度約為2.8～4.0m，標(biāo)貫擊數(shù)5～14擊。 </p><p>　　2.4砂質(zhì)粘性土（層號⑤）：灰黃、棕黃色，局部間灰白色，粘性差，手捏易散，多呈稍濕，硬塑狀態(tài)，局

6、部呈可塑或堅硬狀，殘積成因。該層厚度約為1.0～14.8m，標(biāo)貫擊數(shù)8～27擊。 </p><p>　　2.5場地內(nèi)基巖為燕山期花崗巖，按其風(fēng)化程度可分為全風(fēng)化、強風(fēng)化、中等風(fēng)化和微風(fēng)化四個等級，標(biāo)貫擊數(shù)大于30～48擊。 </p><p><b>　　3 地基處理方案 </b></p><p>　　3.1 場地平整概況 </p>

7、<p>　　平整后，絕大部分±800kV直流配電裝置場地、大部分500kV交流配電裝置場地、交流濾波器場地西側(cè)及東北角局部，自然標(biāo)高低于場地平整標(biāo)高，這些區(qū)域為填方區(qū)，其余部分處挖方區(qū)。填方區(qū)最大填土厚度達24.0m，平均厚度約12.0m。換流站圍墻內(nèi)挖方、填方區(qū)分布見圖3.1-1。 </p><p>　　圖3.1-1 換流站圍墻內(nèi)挖方、填方區(qū)分布圖 </p><p>

8、;　　各功能分區(qū)填方比例見表3.1-1。 </p><p>　　表3.1-1換流站各功能分區(qū)填方區(qū)比例（m2） </p><p>　　3.2地基處理方案選擇 </p><p>　　本工程需要進行地基處理的范圍為：填方區(qū)、上述軟弱土及中軟土場地。填方區(qū)面積約125432m2，占整個場地的52.6％，且布置有閥廳、主控樓等換流站中地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級的重要建（構(gòu)）筑物

9、，故填方區(qū)填土處理是整個地基處理方案的重點和關(guān)鍵。結(jié)合本工程特點及以往工程經(jīng)驗，填方區(qū)地基處理有以下幾個方案： </p><p>　?。?）強夯方案。強夯法是振動、擠密地基處理的一種類型，將重錘（通常8噸～30噸，最重可達200噸）從高處（一般8m～20m，最高可達40m）自由下落，對地基施加很高的沖擊能（1000kN&#8226;m～8000kN&#8226;m），反復(fù)多次夯擊地面，給地基以強烈

10、的沖擊力和振動，使土體結(jié)構(gòu)破壞，孔隙壓縮，土體局部液化，通過裂縫排出孔隙水和氣體，地基土在新的狀況下固結(jié)，從而提高承載能力，并降低其壓縮性。 </p><p>　?。?）分層碾壓＋樁基礎(chǔ)方案。場地清表除淤后，采用碾壓振動設(shè)備對填土進行壓實處理，分層填筑至場地設(shè)計標(biāo)高，地基上部的建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)。本工程場地下伏強風(fēng)化～微風(fēng)化花崗巖⑥2、⑥3、⑥4端阻力大，分布連續(xù)性好、厚度大，標(biāo)貫擊數(shù)一般大于50，是良好

11、的樁端持力層，建議采用摩擦端承樁。本工程可考慮的樁型可分為預(yù)應(yīng)力管樁、預(yù)制方樁、鉆（沖）孔灌注樁、鉆（沖）孔灌注樁等。 </p><p>　　以高端閥廳為例，單柱軸力標(biāo)準(zhǔn)值4800kN，樁基方案的經(jīng)濟比較如下： </p><p>　　表3.2-1高端閥廳單柱基礎(chǔ)造價比較 </p><p>　　從上表可知，閥廳采用預(yù)應(yīng)力管樁造價最低，如采用300mm、400mm樁進行

12、靈活組合，預(yù)應(yīng)力管樁方案的經(jīng)濟性會更進一步突出。綜上所述，換流站采用預(yù)應(yīng)力管樁方案在技術(shù)上和經(jīng)濟上具有較為明顯的優(yōu)勢，本工程樁基采用預(yù)應(yīng)力管樁方案。 </p><p>　　（3）分層碾壓＋長短樁復(fù)合地基方案。場地清表除淤后，采用分層碾壓和重夯相結(jié)合的方法處理至基礎(chǔ)底面，并由長短樁與樁間土形成復(fù)合地基，采用剛度較大的長樁承受主要建（構(gòu)）筑物大型集中荷載，并打入柔性或散體材料短樁擠密地基土，形成復(fù)合地基，承受小型、局

13、部均布荷載。 </p><p>　　對上述三個方案進行經(jīng)濟比較，見表3.2-2。 </p><p>　　表3.2-2地基處理方案經(jīng)濟比較 </p><p>　　從上表可知，各種地基處理方案總造價從高到低依次為：復(fù)合地基方案→樁基礎(chǔ)方案→強夯方案。即強夯方案總造價最低，其它兩種地基處理方案總造價比強夯方案各高出0.8%和159.0%。 </p><

14、p>　　采用強夯處理后，閥廳、主控制樓等站內(nèi)重要建（構(gòu)）筑物，對地基承載力要求大于220kPa、地基變形控制較嚴格，這些重要建（構(gòu)）筑物仍需采用樁基礎(chǔ)，強夯方案在原基礎(chǔ)上需增加費用129.11萬，強夯方案總造價為1304.94萬元，費用將超過樁基礎(chǔ)方案。綜上分析，本工程地基處理主要采用分層碾壓＋樁基礎(chǔ)的方案。 </p><p>　　3.3預(yù)留地基地基處理方案優(yōu)化 </p><p>　

15、　預(yù)留擴建的交流主變及35kV交流配電裝置場地、220kV交流配電裝置場地全部處于填方區(qū)，總填方面積19442m2，填土面積不大，最大填土約24.0m。該區(qū)域本期所需建設(shè)構(gòu)支架及設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)量較少，主要為遠期擴建預(yù)留場地。由于布置于該區(qū)域的構(gòu)支架及設(shè)備基礎(chǔ)荷載不大，基于以往工程經(jīng)驗及強夯法的特點，擬對該區(qū)采用強夯法進行加固處理。處理后的人工地基可作為該區(qū)的建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)的持力層。兩種方案比較如下： </p><p&g

16、t;　　表3.3-1 預(yù)留場地基處理方案經(jīng)濟比較 </p><p>　　由于這些區(qū)域主要為遠期擴建預(yù)留場地，采取強夯地基處理方案，一方面解決了站區(qū)挖方石方的回填問題，另一方面這些預(yù)留場地可經(jīng)長時間的固結(jié)，沉降趨于穩(wěn)定，基礎(chǔ)處理簡單。 </p><p><b>　　4 結(jié)論 </b></p><p>　　換流站占地大、在電力系統(tǒng)中地位重要，地基處