ddc 樁處理變電站厚層濕陷性黃土地基的研究

1、1DDC樁處理變電站厚層濕陷性黃土地基的研究樁處理變電站厚層濕陷性黃土地基的研究劉麗萍1，王勝利2（1.西安工業(yè)大學建筑工程學院，西安710032；2.陜西省電力設(shè)計院土建室，西安710054）摘要：對于變電站厚層濕陷性黃土地基，采用常規(guī)處理方法遇到施工上的困難，且沉降控制指標難以保證?？變?nèi)深層強夯擠密樁(DDC樁)具有自身的特點和優(yōu)勢，對330kV變電站而言又是首次采用，通過現(xiàn)場三個試樁區(qū)的試驗表明，孔內(nèi)深層強夯法經(jīng)合理設(shè)計各參數(shù)后，

2、能消除厚層濕陷性黃土地基的濕陷性，同時又提高了地基的承載力，是一種經(jīng)濟有效的地基處理方法。關(guān)鍵詞：孔內(nèi)深層強夯；黃土；濕陷性；變電站StudyonTreatingThickbeddedCollapsibleLoessofConvertingStationbyDownHoleDeepCompactionLIULiping1，WANGWANGShengliShengli2（1.DepartmentofCivilEngineering，Xi’

3、anTechnologicalUniversity，Xi’an710032，China；2.CivilOfficeShaanxielectricpowerdesigninstituteXi’an710054）Abstract：Fthickbeddedcollapsibleloessofconvertingstation，conventionaltreatmenttechniqueisdifficultduringconstruction

4、，settlementcontrolledindexisnoteasytoachieve.Downholedeepcompaction（DDCpile）isdominant，isusedf330kVconvertingstationfirsttime.Thethreetestpilesresultsindicate：afterrationalparameterdesign，downholedeepcompactioncanelimina

5、tecollapsibilityofthickbeddedcollapsibleloess，increasegroundloadcapacityatthesametime.Itisaneconomicalactualgroundtreatmenttechnique.Keywds:downholedeepcompactionloesscollapsibilityconvertingstation1引言現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定對于濕陷性黃土場地，特別是

6、嚴重濕陷性黃土場地的建構(gòu)筑物，其地基處理通常采用灰土擠密樁，但因成孔施工工藝的限制，大于12米樁長的施工很困難。因此，對于厚層濕陷性黃土的處理，灰土擠密樁顯得力不從心。變電站建構(gòu)筑物對地基沉降甚為敏感，嚴格的工后沉降控制對厚層濕陷性黃土地基的處理提出了更高的要求，為了確保工程中建構(gòu)筑物的安全，有效消除濕陷性及提高地基承載力，擬采用孔內(nèi)深層強夯擠密樁（簡稱DDC樁）處理地基，其在建筑基礎(chǔ)、大型油罐基礎(chǔ)等領(lǐng)域均有成功應用的先例，但在變電站中

7、尚屬首次。因此，對于變電站而言，DDC樁是一種新型的地基處理方法，有關(guān)其使用性能及受力特性方面的研究，比較缺乏。目前，設(shè)計樁間距等指標均參考地基處理規(guī)范中關(guān)于灰土擠密樁的計算方法并結(jié)合工程試驗確定。為此，本文主要針對DDC樁的設(shè)計參數(shù)，處理效果進行分析和研究，從而為變電站地基處理設(shè)計提供參考。2工程概況330kV東塬變電站位于陜西省銅川市，屬于陜北黃土高原南緣黃土殘塬區(qū)，其主控通信樓為兩層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，布置在站區(qū)東側(cè)，330kV構(gòu)

8、支架布置在站區(qū)東南側(cè)，110kV構(gòu)支架布置在站區(qū)的西北側(cè)，主變架構(gòu)（鋼管柱及基礎(chǔ)）、45米高獨立避雷針等布置在110kV構(gòu)支架和330kV構(gòu)支架之間。330kV架構(gòu)為鋼管柱聯(lián)合架構(gòu)。110kV架構(gòu)為鋼管柱品字型聯(lián)合架構(gòu)。根據(jù)地質(zhì)勘察報告，場地出露的主要地層以第四紀上更新統(tǒng)風積黃土層為主，場地地層結(jié)構(gòu)以黃土狀土夾多層古土壤層為特征，黃土狀土一3T2#13.2試驗結(jié)果分析與評價（1）樁間土的濕陷性消除程度及擠密效果根據(jù)樁間土土工試驗成果，計

9、算求得相應的最小擠密系數(shù)列于表2。由表2可知：試樁區(qū)一樁間土最小擠密系數(shù)為0.88～0.92，試樁區(qū)二樁間土最小擠密系數(shù)為0.88～0.91，試樁區(qū)三樁間土最小擠密系數(shù)為0.89～0.90，三個試樁區(qū)整體滿足設(shè)計要求（大于等于0.88）。表2樁間土最小擠密系數(shù)（η樁間土最小擠密系數(shù)（ηminmin）計算結(jié)果）計算結(jié)果黃土狀土古土壤黃土類土ρd（gcm3）1.541.601.50試樁區(qū)一ηmin0.910.920.88ρd（gcm3）1.

10、521.581.49試樁區(qū)二ηmin0.890.910.88ρd（gcm3）1.521.571.53試樁區(qū)三ηmin0.890.900.90擊實試驗：黃土ρdmax＝1.70gcm3古土壤ρdmax＝1.74gcm3試樁區(qū)一抽檢的42件土樣中自重濕陷系數(shù)δzs均小于0.015，說明自重濕陷性消除，這42件土樣中有4件土的濕陷系數(shù)δs≥0.015(占抽檢量的9.5％)。分布在2#探井8m(δs2.0=0.025)、14m(δs3.0=0.

11、043)深度段；3#探井13m(δs3.0=0.016)和4#探井14m(δs3.0=0.015)深度段分析認為非自重濕陷性未充分消除。試樁區(qū)二自重濕陷性和非自重濕陷性消除，其擠密效果最好。試樁區(qū)三抽檢的54件土樣δzs0.015，自重濕陷性消除。有5件土δs2.0（3.0）≥0.015(占抽檢量的9.3％)。分布在2#探井1m(δs2.0=0.048)、2m(δs2.0=0.025)、7m(δs2.0=0.017)；4#探井1m(δs

12、2.0=0.021)和11m(δs2.0=0.016)深度段。分析認為非自重濕陷性未充分消除。（2）樁身夯填質(zhì)量井探剖樁宏觀顯示：樁身夯填連續(xù)、完整，灰土拌和較均勻。其中，試樁區(qū)一：樁身灰土平均含水量為15.6%～17.1%，單樁樁身灰土壓實系數(shù)λc為1.04～1.07；試樁區(qū)二：樁身灰土平均含水量為15.8%～17.1%，單樁樁身灰土壓實系數(shù)λc為1.05～1.09；試樁區(qū)三：樁身灰土平均含水量為15.8%～17.1%，單樁樁身灰土壓

13、實系數(shù)λc為1.06～1.08。由此可見，三個試樁區(qū)樁身灰土平均含水量較最優(yōu)含水量(ωop＝23.1%)低，而樁身灰土λc數(shù)值滿足設(shè)計要求，整體較高，均不小于1.00，主要原因是由于夯擊能量較高所致。（3）各試樁區(qū)復合地基承載力為300kPa。（4）對三個試樁區(qū)各項檢驗參數(shù)綜合對比分析認為：330kV架構(gòu)區(qū)地基處理效果最好；110kV架構(gòu)區(qū)和避雷針區(qū)地基處理效果次之。分析認為造成該結(jié)果的原因，主要是由于樁距不同，導致擠密效果存在差異。（

14、5）為確定未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量，根據(jù)工程要求，在各試樁區(qū)附近布置了1個勘察探井。結(jié)合土工試驗成果，根據(jù)規(guī)范計算各個試樁區(qū)的剩余濕陷量分別為：試樁區(qū)一，地基土剩余濕陷量為321mm；試樁區(qū)二，地基土剩余濕陷量為141mm；試樁區(qū)三，地基土剩余濕陷量為185mm。計算結(jié)果表明：330kV架構(gòu)試樁區(qū)剩余濕陷量滿足規(guī)范要求，110kV架構(gòu)試樁區(qū)和避雷針試樁區(qū)剩余濕陷量未滿足規(guī)范要求，其樁長應在原試樁設(shè)計樁長的基礎(chǔ)上分別增加2.0m和4

15、m。（6）根據(jù)本次試驗結(jié)果，各區(qū)域樁間距及樁長擬采用表3所示的參數(shù)。表3試樁區(qū)擬采用參數(shù)試樁區(qū)擬采用參數(shù)設(shè)計參數(shù)試樁區(qū)1試樁區(qū)2試樁區(qū)3布樁型式正三角形正三角形正三角形樁距（m）0.900.900.90樁長（m）18.515.021.0樁徑（mm）6006006004DDC樁的沉降控制機理（1）黃土的強結(jié)構(gòu)性及大孔隙性是產(chǎn)生工后沉降的主要原因。DDC技術(shù)在施工過程中因沖擊振動而對樁周土體充分擾動，使大孔隙性黃土的原有結(jié)構(gòu)受到破壞，且變得