高 文 婷

(山西焦煤汾西礦業(yè)集團設計院，山西 介休 032000)

某變電所主控室的地基加固方案及比選

高 文 婷

(山西焦煤汾西礦業(yè)集團設計院，山西 介休 032000)

對某一變電所主控室現(xiàn)狀裂縫情況進行分析，針對周邊建筑、構(gòu)筑物與地質(zhì)條件提出兩個地基加固處理方案，并進行比選，對類似工程有借鑒意義。

地基加固，自重濕陷性黃土，夯實水泥土樁，鋼筋混凝土灌注樁

由于各種原因?qū)扔薪ㄖM行加固改造的工程越來越多，一般首先考慮的是地基基礎(chǔ)和地基加固問題。受設計要求和施工條件限制，須合理選擇采用加固基礎(chǔ)、加固地基或加固上部結(jié)構(gòu)與加固地基基礎(chǔ)相結(jié)合的方案。本文以一砌體結(jié)構(gòu)實際工程為例，僅對該工程地基加固進行論述，上部結(jié)構(gòu)加固詳見GB 50702—2011砌體結(jié)構(gòu)加固設計規(guī)范和圖集03SG611磚混結(jié)構(gòu)加固與修復，這里不予論述。

1 工程概況

某變電所主控室始建于1973年，為一層磚混結(jié)構(gòu)，采用片石條形基礎(chǔ)。由于地基變形，引起中部樓板斷開裂縫，該裂縫帶動樓面次梁及墻體開裂，影響建筑物的正常使用，嚴重威脅建筑物的整體穩(wěn)定性。中部墻體的裂縫形式為“倒八字形”，由裂縫形狀可見該建筑物兩側(cè)沉降大中部沉降小。

該場地標準凍結(jié)深度為0.74 m，設計特征周期為0.40 s。該地區(qū)抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度值為0.20g，設計地震分組為第二組?？辈焐疃确秶鷥?nèi)未揭露地下水。

根據(jù)探井試樣的濕陷性試驗，該場地為自重濕陷場地，地基濕陷等級為Ⅱ級(中等)，基底下存在濕陷性黃土層的剩余濕陷量為560 mm。根據(jù)GB 50025—2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范第6.1.1條，對乙類建筑應消除地基的部分濕陷量。根據(jù)第6.1.4條，乙類建筑消除地基部分濕陷量的最小處理厚度應符合下列要求，在自重濕陷性黃土場地，不應小于濕陷性土層深度的2/3，且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量不應大于150 mm。已建變電所地基處理厚度僅為0.60 m，且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量遠大于規(guī)范要求，故該建筑地基處理不滿足規(guī)范要求，存在安全隱患，見表1。

2 地基加固處理方案

主控室自建成至今超過40年，基礎(chǔ)材料已經(jīng)比較松散，基底下存在濕陷性黃土層的剩余濕陷量為560 mm。若采用錨桿靜壓樁、樹根樁、坑式靜壓樁加固地基，基礎(chǔ)強度不能滿足壓樁反力要求，需對基礎(chǔ)進行壓樁補強，且工序較為復雜。固采用不需要對基礎(chǔ)進行補強的地基加固處理方案，如采用夯實水泥土樁對基礎(chǔ)圍箍治理或采用鋼筋混凝土灌注樁進行基礎(chǔ)托換加固(其上使用現(xiàn)澆梁與混凝土板墻與主控室墻體可靠連接)，達到建筑不再下沉的目的。

2.1方案一：夯實水泥土樁

在濕陷性土層地段的條形基礎(chǔ)兩側(cè)采用夯實水泥土樁進行基礎(chǔ)圍箍治理，達到穩(wěn)定土體的作用。位置見圖1。

2.1.1夯實水泥土樁設計

1)建筑物外圍布設3排夯實水泥土樁，詳細根數(shù)依據(jù)現(xiàn)場施工確定。

2)設計樁徑0.4 m，樁間距0.80 m，樁排距0.40 m。

3)夯實水泥土樁水泥采用礦渣硅酸鹽水泥P.S32.5 MPa。水泥摻量按30 kg/m計，樁體充盈系數(shù)不小于1.56。樁體試塊標準養(yǎng)護28 d立方體抗壓強度不小于3.5 MPa～4.0 MPa。

4)樁體水泥土平均壓實系數(shù)不小于0.97。

5)土料有機含量不大于5%，且不含有凍土和膨脹土。

6)施工前進行工藝性試樁。

7)根據(jù)實際施工情況調(diào)整樁長，要求穿過黃土狀粉土或黃土狀粉質(zhì)黏土層進入下一層不小于500 mm。

2.1.2夯實水泥土樁施工

1)清理場地，根據(jù)地基處理加固圖對原地面進行破除。

2)成孔機進場、就位，調(diào)整垂直度。

3)采用掏土成孔至設計孔底，并測量實際孔徑、孔深；同時測量、記錄孔中出現(xiàn)異常情況的深度、厚度。

4)依據(jù)設計要求，水泥摻量按照30 kg/m進行摻入。水泥、土均勻拌和后方可填入孔內(nèi)。超過2 h的拌和料不得使用，重點控制土的含水量現(xiàn)場做到“一抓成團，一放即散”。土料中有機質(zhì)含量不得超過5%，不得含有凍土或膨脹土，使用時過10 mm～20 mm篩。

5)待樁體施工至樁頂時，整片鋪設720 mm厚的水泥土褥墊層，水泥土配比為200 kg/m3,且擴出外排水泥土樁邊緣不小于500 mm，夯填度不大于0.9。

2.2方案二：鋼筋混凝土灌注樁

已建主控室地基處理厚度不滿足規(guī)范要求，采用人工挖孔鋼筋混凝土灌注樁(其上使用現(xiàn)澆梁與混凝土板墻與主控室墻體可靠連接)消除地基濕陷性，位置見圖2。

2.2.1鋼筋混凝土灌注樁設計

1)共布置12根。Z1的樁頂標高為-1.120，11根；Z2樁頂標高為-0.200，1根。

2)設計樁徑0.8 m，樁長要求其樁端全斷面穿過第②層黃土狀粉土或第②-1層黃土狀粉質(zhì)粘土進入第③層細砂或第④層粉質(zhì)粘土的深度不小于2 m。

3)樁身混凝土強度等級C30，混凝土保護層厚度50 mm。單樁承載力特征值不小于1 000 kN。

2.2.2鋼筋混凝土灌注樁施工

1)清理場地，根據(jù)地基處理加固圖對原地面進行破除。

2)采用人工挖孔、樁徑允許偏差±50 mm，樁位偏差不大于1%。樁位偏差不大于100 mm。

3)鋼筋籠制作、安裝應符合設計要求，可分段制作?，F(xiàn)場可單面焊接，焊縫長度10d，采用幫條焊。應盡量減少接頭，接頭應錯開，同一截面上焊接接頭應小于50%。

4)鋼筋籠接頭用焊接，一般先電焊后勘正。所有鋼筋向下的內(nèi)菱角一律要打磨倒角，以免掛管。最后由兩名焊工同時對稱焊接，嚴格保證鋼筋籠平直，不得有扭歪現(xiàn)象，上下節(jié)鋼筋籠應對齊豎直，嚴禁上下節(jié)鋼筋籠主筋錯位彎折連接。

5)鋼筋籠堆放、運輸過程嚴禁扭轉(zhuǎn)及彎曲。

6)下鋼筋籠時應吊直、對準、緩緩下沉，為確保鋼筋籠位置的準確，應采取導向和護壁措施，避免撞擊和切削孔壁造成塌孔。鋼筋籠下到底后應提起沖擊幾次，使鋼筋籠下端鋼圈插入堅實地層，造成孔塞效應。然后采取措施，將鋼筋籠固定以防止灌注混凝土或拔導管時鋼筋籠上浮。

7)混凝土坍落度宜為180 mm～220 mm。開始灌注混凝土時，導管底部至孔底距離為300 mm～500 mm，灌注混凝土時導管應一次埋入混凝土灌注面以下不少于0.80 m；在灌注過程中，導管應埋入混凝土的深度為2.0 m～6.0 m，嚴禁將導管提出混凝土灌注面?？刂谱詈笠淮喂嘧⒘?，超灌高度宜為0.8 m～1.0 m，鑿除泛漿后必須保證暴露的樁頂混凝土強度達到設計等級。

3 方案對比

方案優(yōu)缺點對比如表2所示。

表2 方案優(yōu)缺點對比表

方案一中膨脹后的夯實水泥土樁可以形成豎向屏障，可以有效的限制基礎(chǔ)的側(cè)向位移和防止地下水進入地基，褥墊層可以防止主控室周邊地面水進入地下。但是因為加固對象只是主控室，故圍箍治理不能閉合，作用削弱。

方案二中鋼筋混凝土灌注樁將基礎(chǔ)托換加固，與其上的現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁和混凝土板墻一起改變結(jié)構(gòu)受力體系，通過混凝土板墻與主控室墻體的錨固作用將力從上通過樁基傳入持力層。錨固的可靠性成為關(guān)鍵因素。

該主控室提供井下生產(chǎn)用電，施工過程嚴禁斷電。電纜溝走線繁雜，盡量不予擾動。結(jié)合表2，優(yōu)先考慮方案二。

4 結(jié)語

若主控室周圍無其他建筑和構(gòu)筑物，且地基加固施工時不影響生產(chǎn)供電，不存在機械無法進場等問題時，夯實水泥土樁圍箍治理地基加固處理效果更好。

井下生產(chǎn)用電不間斷，電纜溝不擾動，其他構(gòu)筑物盡量不拆，使用鋼筋混凝土灌注樁進行基礎(chǔ)托換加固。

因內(nèi)部墻體皆擺滿了供電柜，生產(chǎn)不能斷電，不能移動，故中間墻體部分無法加固，若進水，還是有沉降可能性。

希望能為類似工程提供參考。

[1] JGJ 123—2012，既有建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JGJ 94—2014，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[3] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[4] GB 50025—2004，濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范[S].

[5] 尹福生，周麗瓊，郭 微.某電廠主變壓器基礎(chǔ)傾斜加固糾偏處理探討[J].武漢大學學報(工學報)，2007，40(sup)：293-296.

[6] 郭忠賢，王占雷，楊志紅.夯實水泥土樁復合地基共同作用的試驗研究[J].巖土力學，2007，28(4):763-773.

[7] 李 琳，李青寧，張 立，等.咸陽國際機場大軸力橋梁樁基托換技術(shù)試驗研究[J].土木建筑與環(huán)境工程，2015，37(sup)：159-163.

Thefoundationreinforcementschemeandratioofthemaincontrolroomofasubstation

GaoWenting

(ShanxiCokingCoalFenxiMiningGroupDesignInstitute,Jiexiu032000,China)

The situation of the cracks in the main control room of a substation is analyzed, and two foundation reinforcement schemes are proposed for the surrounding buildings, structures and geological conditions. It can be used for reference in similar projects.

foundation reinforcement, self-weight collapsible loess, rammed cement piles, reinforced concrete piles

1009-6825(2017)30-0073-02

2017-08-17

高文婷(1985- )，女，工程師

TU472

A