某500kV變電站架構(gòu)人字柱鉆孔灌注樁設(shè)計

張 甜 李 林

（山東電力工程咨詢院有限公司 山東濟(jì)南 250013）

某500kV變電站架構(gòu)人字柱鉆孔灌注樁設(shè)計

張 甜 李 林

（山東電力工程咨詢院有限公司 山東濟(jì)南 250013）

某 500kV變電站站址場地內(nèi)粉土層、粉質(zhì)粘土層壓縮性高、承載力較低，粉細(xì)砂層埋深大，且存在液化。綜合考慮場地地層條件、施工設(shè)備、項目工期及工程造價等技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素，站內(nèi)主要建構(gòu)筑物基礎(chǔ)擬采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，本文以站內(nèi)500kV架構(gòu)人字柱為例，按規(guī)范對鉆孔灌注樁進(jìn)行了設(shè)計，以期對類似工程起借鑒之意義。

鉆孔灌注樁；架構(gòu)人字柱；變電站

鉆孔灌注樁不受地域、地質(zhì)條件、氣候條件、地下水位高低、樁徑大小及樁身長度等條件的限制，具有承載力高、費用低等優(yōu)點，且能夠很好地將上部的荷載傳到深層穩(wěn)定的巖土層上，從而減少基礎(chǔ)的沉降和建構(gòu)筑物的不均勻沉降，近年來逐漸在變電站中得到應(yīng)用。

1工程概況

某 500kV變電站位于山東省濱州市，站內(nèi) 500kV配電裝置采用戶外布置，500kV架構(gòu)高度 24m，跨度26m，考慮工程場地的地質(zhì)條件及當(dāng)?shù)氐氖┕そ?jīng)驗，500kV架構(gòu)人字柱基礎(chǔ)選用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

2工程地質(zhì)條件

本工程一共布置45個勘察鉆孔?？辈煦@孔揭示勘察區(qū)域內(nèi)巖土層情況如表1所示。

表1 土層綜合評述表

3鉆孔灌注樁設(shè)計

根據(jù)本工程勘察資料，③粉細(xì)砂層承載力高，壓縮模量大且無液化，滿足鉆孔灌注樁的持力層要求。

在進(jìn)行架構(gòu)人字柱樁基布置圖之前，首先在站址內(nèi)進(jìn)行了灌注樁的試樁，確定了鉆孔灌注樁樁徑為600mm，樁長16.3m（樁長深入③粉細(xì)砂層不小于2.4m），考慮場地液化折減，單樁承載力極限值為1100kN。

根據(jù)架構(gòu)人字柱上部結(jié)構(gòu)計算得出的人字柱腳支座處的最不利內(nèi)力組合的支座反力如表2所示。

表2 人字柱腳支座處的最不利內(nèi)力組合的支座反力

3.1 樁基布置

架構(gòu)人字柱下灌注樁樁徑600mm，樁長16.3m，樁間距1.80m，樁基承臺采用獨立4樁承臺，樁中心距承臺邊緣取0.6m。樁基布置圖見圖1。

圖1 樁基布置圖

3.2 計算內(nèi)容

鉆孔灌注樁的主要設(shè)計計算內(nèi)容主要包含樁基豎向承載力計算、承臺計算(受彎、沖切、抗剪計算)以及樁基沉降計算。

3.3 樁基豎向承載力驗算。

根據(jù)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）（以下簡稱《樁基規(guī)范》）式5.2.2得出單樁豎向承載力特征值Ra=550.00(kN)。

根據(jù)《樁基規(guī)范》式5.1.1-1計算軸心荷載作用下樁頂全反力 Nk= 408.54(kN)。

根據(jù)《樁基規(guī)范》式5.1.1-2計算計算偏心荷載作用下樁頂全反力Nkmax=438.08kN。

根據(jù)《樁基規(guī)范》式5.2.1-1驗算：

軸心荷載作用下樁頂全反力（Nk=408.54kN) ≤ (1.00R=550.00kN) 。

根據(jù)《樁基規(guī)范》式5.2.1-2驗算：

偏心荷載作用下樁頂全反力（Nkmax=438.08kN）≤ (1.20R=660kN) 。

3.4 承臺受力計算

(1) 各樁凈反力(kN)

根據(jù)《樁基規(guī)范》式5.1.1-2計算

最大樁凈反力=390.69(kN)

(2) 受彎計算

根據(jù)《樁基規(guī)范》5.9.2第1款，計算承臺控制彎矩：

Mx: 503.24(kN.m)

My: 482.90(kN.m)

承臺計算配筋：

承臺X方向計算配筋A(yù)sx: 2700 mm2（按構(gòu)造配筋）

承臺Y方向計算配筋A(yù)sy: 2700 mm2（按構(gòu)造配筋）

(3) 柱對承臺的沖切驗算

根據(jù)《樁基規(guī)范》5.9.7 計算

總抗沖切力=2240.27(kN)

(Fl=1421.00kN) ≤ (抗沖切力=2240.27kN)

(4) 樁對承臺的沖切驗算

根據(jù)《樁基規(guī)范》5.9.7及5.9.8 計算

#1樁為角樁：

（總沖切力=339.86kN) ≤ (抗沖切力=955.09kN)

#2樁為角樁：

(總沖切力=319.81kN) ≤ (抗沖切力=955.09kN)

#3樁為角樁：

(總沖切力=390.69kN) ≤ (抗沖切力=955.09kN)

#4樁為角樁：

(總沖切力=370.64kN) ≤ (抗沖切力=955.09kN)

(5) 承臺抗剪驗算:

根據(jù)《樁基規(guī)范》5.9.10 計算

剪切面 1

剪切面坐標(biāo)(mm) : (1500,-660)～(-1500,-660)

實際寬度(mm) : 3000 計算寬度b(mm) : 3000

(剪切力設(shè)計值=659.67kN) ≤（抗剪切力=2382.55kN）

剪切面 2

剪切面坐標(biāo)(mm) : (660,-1500)～(660,1500)

實際寬度(mm) : 3000 計算寬度b(mm): 3000

(剪切力設(shè)計值=690.44kN) ≤（抗剪切力=2382.55kN）

剪切面 3

剪切面坐標(biāo)(mm) : (1500,660)～(-1500,660)

實際寬度(mm) : 3000 計算寬度b(mm): 3000

(剪切力設(shè)計值=761.33kN) ≤（抗剪切力=2382.55kN）

剪切面 4

剪切面坐標(biāo)(mm) : (-660,-1500)～(-660,1500)

實際寬度(mm): 3000 計算寬度b(mm): 3000

(剪切力設(shè)計值=730.56kN) ≤（抗剪切力=2382.55kN ） (7) 承臺受力計算結(jié)果

X向主筋配置：

14@160 (2925mm2,0.162%)＞Asx=2700mm2

Y向主筋配置：

14@160 (2925mm2,0.162%)＞Asy=2700mm2

[3]林齊云.鉆孔灌注樁的設(shè)計與應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計,2006,(7):54-59.

3.5 沉降計算結(jié)果

根據(jù)《樁基規(guī)范》5.5.8 計算樁基沉降計算深度Zn為7.01m。

根據(jù)《樁基規(guī)范》式5.5.6計算沉降得沉降計算點(x=0.000, y=0.000，z=-18.80)最終沉降量為5.0mm。

(x=0.000, y=0.000)承臺沉降量為5.0mm。

3.6 樁身配筋

本工程樁基主要承受豎向荷載，水平荷載和彎矩都比較小，且大部分都有承臺傳到土中，因此樁身縱筋可按構(gòu)造配筋，規(guī)范規(guī)定正截面最小配筋率可取0.65%，則鋼筋面積應(yīng)大于0.65%A=0.00184m2，本工程配配12 18，選用HRB400鋼筋。鉆孔灌注樁配筋如圖3所示。

圖3 鉆孔灌注樁配筋圖

3.7 樁身防腐

根據(jù)勘測資料，變電站所處區(qū)域常年最高地下水位埋深可達(dá)地表，地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性；地表下 5.00m以上按干濕交替作用條件考慮，地下水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有中等腐蝕性，5.00m以下按長期浸水考慮，地下水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性。因此本工程樁基礎(chǔ)設(shè)計考慮防腐，具體做法為攪拌混凝土?xí)r，按照水泥用量的3%～5%摻鋼筋混凝土阻銹劑。鋼筋阻銹劑須按照《混凝土外加劑》（GB8076-2008）、《鋼筋阻銹劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（YB/T9231-2009）的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。10、鋼筋阻銹劑使用過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照確定的量摻入，計量允許偏差為±1 %。該鋼筋阻銹劑在與混凝土拌制時與水泥一起摻加，攪拌時間延長1分鐘。

4 結(jié)語

在變電站工程中，軟弱土層、液化土層是常見的地層，合理地運用鉆孔灌注樁可以很好地解決工程中的難題。本工程針對軟弱土層厚度大、力學(xué)性質(zhì)差、地層中含液化土層等特點，選擇力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的密實細(xì)砂層作為持力層，能夠提供高承載力、控制沉降及避免土層液化影響。根據(jù)地層條件、施工設(shè)備、項目工期以及工程造價確定樁徑，根據(jù)持力層埋深確定樁長，根據(jù)試樁成果確定單樁承載力，進(jìn)而確定建構(gòu)筑物樁基布置以及承臺的尺寸、配筋及灌注樁的配筋率，最后根據(jù)不同的地下水條件確定是否需要考慮樁基的防腐。

[1]JGJ94-2008,建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[2]李可,李開洋,陳永前,李鳳.利比里亞某港口碼頭鉆孔灌注樁設(shè)計及其施工技術(shù)[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2014,41(4):67-70.

Design of Bored Pile for a Steel A-Frame Column in a Substation

Zhang Tian，Li Lin
Shangdong Electric Power Engineering Consulting Institute Co.，Ltd.，Jinan 250013，China；

A 500kV substation project,where the silt and silty clay formations have low bearing capacity with high compressibility.Silty-fine sand formations are deep with liquefaction.Considering the factors of stratum conditions, constructuction equipments, project period and project cost,the bored pile is designed according to the related standard.It may serve as a reference for the similar others.

bored grouting pile; A-frame column; substation

TU7

B

1007-6344（2016）09-0065-02

張?zhí)穑?983.1-），女，山東省濟(jì)南市，碩士研究生，工程師，電力土建工程

李林（1981.12-），男，山東省濟(jì)南市，碩士研究生，工程師，電力土建工程