謝博仙

寧夏送變電工程有限公司

1 引言

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)階段，電力工程占據(jù)著很高地位，建構(gòu)筑物高、大、重、深等均是電力土建工程的特點(diǎn)，對(duì)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(shè)備等對(duì)地基差異性沉降的要求更為嚴(yán)格。改革開放以后，多種地基處理的新技術(shù)、新理念被引入至國(guó)內(nèi)，復(fù)合地基便是其一。合理應(yīng)用復(fù)合地基能將其自身增強(qiáng)體與天然地基土體的承載潛能發(fā)揮出來(lái)，經(jīng)濟(jì)性、適用性均較高[1]。為更好地推廣復(fù)合地基技術(shù)方法，本文結(jié)合具體案例，較為詳細(xì)地探究復(fù)合地基理論在土建工程施工中的應(yīng)用情況。

2 項(xiàng)目概況

A市為減輕供電壓力，擬建220kV變電站項(xiàng)目，增設(shè)了很多新設(shè)備，新型變壓器便是其一，實(shí)測(cè)標(biāo)高1.22m，活荷載70N∕m2。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)發(fā)現(xiàn)本工程所在區(qū)土質(zhì)偏差，地下水位偏高，土層含水量偏高，空隙相對(duì)較大，自身具有很高的壓縮性。設(shè)計(jì)要求本地基的承載力標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)高于180kPa，但天然地基承載力不滿足設(shè)計(jì)要求。為更好地滿足新建變電站當(dāng)下的荷載需求，本項(xiàng)目建筑企業(yè)擬定應(yīng)用水泥土攪拌樁復(fù)合地基去強(qiáng)化地基的承載力，進(jìn)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(xié)調(diào)方法的地基設(shè)計(jì)

從宏觀上，地基設(shè)計(jì)有強(qiáng)度設(shè)計(jì)與變形計(jì)算兩部分，前者能加強(qiáng)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(jié)合地基變形量的檢測(cè)結(jié)果去檢驗(yàn)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的合理性，是變形控制理論的基本思想。電力土建工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中對(duì)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(shí)滿足結(jié)構(gòu)、設(shè)備、高溫、高壓管道等對(duì)地基變形提出的要求。故而，實(shí)踐中應(yīng)加強(qiáng)土建地基變形問(wèn)題的控制，這是優(yōu)化電力工程建設(shè)質(zhì)量的有效方法之一[2]。

計(jì)算土建工程變形量時(shí)，還應(yīng)重視提升精準(zhǔn)度。既往測(cè)算沉降量時(shí)可能會(huì)形成較大的誤差，從某種程度上講，這種情況對(duì)變形控制理論在地基設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)的推廣起到了一定的制約作用。針對(duì)既往因“規(guī)范”沉降計(jì)算公式使用時(shí)會(huì)形成一定誤差的情況，當(dāng)下新“規(guī)范”內(nèi)已經(jīng)采用經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)的方式作出調(diào)整了。盡管如此，巖土工程師在計(jì)算沉降量時(shí)還需關(guān)注如下幾點(diǎn)問(wèn)題，以防引起新的誤差。

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

（2）測(cè)算沉降荷載時(shí)，不能只考慮標(biāo)準(zhǔn)荷載及永久荷載，也要考慮瞬間荷載，包括風(fēng)、地震等，故而測(cè)算出的工程地基承載力及變形荷載組合會(huì)存在差異，在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)重視分析如上問(wèn)題。

（3）認(rèn)真分析計(jì)算沉降點(diǎn)的地質(zhì)材料，重點(diǎn)解讀土層不均勻分布對(duì)地基沉降形成的影響。

（4）計(jì)算變形中的應(yīng)力值應(yīng)用的是附加應(yīng)力值，這主要是因?yàn)榘殡S深度的拓展，自重應(yīng)力是自然形成的，不會(huì)出現(xiàn)沉降量。

4 復(fù)合地基理論在土建工程中的應(yīng)用

4.1 施工前期準(zhǔn)備

首先，指派工人做好施工現(xiàn)場(chǎng)的清理工作，確保其干凈、整潔。本工程某標(biāo)段上存有斜坡，方案采用DCS法進(jìn)行處理，使地表和橫斷面能處于同個(gè)平面上。結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)情況，試驗(yàn)檢測(cè)地基的壓實(shí)系數(shù)＞90%，估計(jì)到有效設(shè)計(jì)臺(tái)階的實(shí)際需要，方案把其高度控制在0.6m，確保臺(tái)階的寬、長(zhǎng)均符合長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)安全生產(chǎn)的要求。

其次，認(rèn)真做好工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)工作。復(fù)合地基建設(shè)階段，應(yīng)依照設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容清晰標(biāo)注具體工作內(nèi)容，并且要指派技術(shù)人員進(jìn)行規(guī)范化操作，可以采用竹樁或撒石灰畫圈完成標(biāo)記。鑒于復(fù)合地基自身的特殊性，需要對(duì)工程地表進(jìn)行一定處理，將其平整度維持在較高水平，精準(zhǔn)地測(cè)算出進(jìn)樁的深度值。

再者，因?yàn)樽冸娬卷?xiàng)目所在地地基相對(duì)較弱，發(fā)生沉降情況的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大，有關(guān)技術(shù)人員一定要認(rèn)真做好準(zhǔn)備工作，搭建沉降觀測(cè)網(wǎng)，埋設(shè)相應(yīng)的樁體，且要實(shí)現(xiàn)測(cè)量的精準(zhǔn)化。在以上工作準(zhǔn)備就緒后，還要嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范開展地基地質(zhì)檢測(cè)工作，嚴(yán)格審查有關(guān)資料，做到翔實(shí)記錄。

最后，結(jié)合復(fù)合樁的設(shè)計(jì)情況，選擇型號(hào)適宜的螺旋鉆機(jī)，通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)機(jī)械設(shè)備的性能、安全性，判斷其是否符合安全施工的要求，試驗(yàn)中復(fù)合樁數(shù)量要≥4根，依照設(shè)備、工藝、施工次序開展試驗(yàn)，確保復(fù)合地基樁的材料選擇、混合料配合比設(shè)計(jì)、攪拌時(shí)間控制等均有依據(jù)。

4.2 鉆機(jī)就位

在以上所有準(zhǔn)備工作結(jié)束后，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整鉆機(jī)位置，利用樁基塔身的垂直標(biāo)桿去檢查塔身導(dǎo)桿，矯正設(shè)備方位，確保鉆桿能瞄準(zhǔn)復(fù)合地基中心實(shí)現(xiàn)垂直施工作業(yè)，將鉆桿的垂直度偏差控制在1%以內(nèi)，復(fù)合地基的樁位偏差量要小于5cm。

4.3 鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)標(biāo)高

鉆機(jī)就位以后就開始進(jìn)行鉆孔，具體操作之前要先關(guān)閉鉆頭閥門，向下方緩慢移動(dòng)鉆桿，確保鉆頭不接觸到地面。而后開啟電機(jī)，開始持續(xù)鉆進(jìn)，并嚴(yán)格依照先慢后快的原則。鉆孔操作過(guò)程中，遇到一些特殊問(wèn)題在所難免，比如當(dāng)遇到較硬的土層時(shí)，鉆桿自身就會(huì)出現(xiàn)搖晃現(xiàn)象，此時(shí)需要減小進(jìn)尺速度，通過(guò)緩緩進(jìn)尺確保鉆桿能順利抵達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高。

在鉆進(jìn)的整個(gè)過(guò)程中，均要維持鉆機(jī)狀態(tài)的穩(wěn)定性，嚴(yán)禁出現(xiàn)傾斜、錯(cuò)位等不良現(xiàn)象?？梢圆捎萌缦聨讉€(gè)標(biāo)準(zhǔn)判斷硬質(zhì)基底：一是鉆進(jìn)電流表抵達(dá)試驗(yàn)樁，并且獲得了到達(dá)硬底的試驗(yàn)值；二是鉆桿鉆進(jìn)速度偏低，并且鉆桿自身出現(xiàn)了較明顯的搖晃情況；三是對(duì)鉆桿進(jìn)行取芯后再行判別。

4.4 攪拌與灌注混合料

在開展該項(xiàng)工作前，要確保原材料質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求，混合時(shí)嚴(yán)格依照規(guī)定的比例進(jìn)行配置。采用集中攪拌站為復(fù)合地基樁進(jìn)行集中供料，并要利用專門的運(yùn)輸車輛及時(shí)將其運(yùn)送到工程現(xiàn)場(chǎng)指定地點(diǎn)。嚴(yán)格依照設(shè)計(jì)順序進(jìn)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(shí)間控制在1min內(nèi)。攪拌工作整體結(jié)束后，要對(duì)各臺(tái)攪拌料開展試件檢驗(yàn)分析工作，將混合料的坍落度調(diào)控在160mm～200mm區(qū)間內(nèi)，并且要符合設(shè)計(jì)強(qiáng)度。要用專門設(shè)備泵送混合料，采用試樁的方式能夠確定具體的泵送量，實(shí)踐中應(yīng)依照試樁數(shù)目計(jì)算出混合料的具體泵送量，要求泵送工序要持續(xù)推進(jìn)，嚴(yán)禁中斷。

當(dāng)觀察到鉆桿內(nèi)充滿了混合料時(shí)，就預(yù)示著可以開始進(jìn)行拔管，過(guò)程中要嚴(yán)格執(zhí)行先注料后拔管的順序。準(zhǔn)備拔出鉆桿時(shí)，要確保鉆桿自身處于靜止?fàn)顟B(tài)，將提拔速度控制在2.0m∕min～3.0m∕min。以上過(guò)程要嚴(yán)格依照工藝試驗(yàn)內(nèi)確定的參數(shù)去調(diào)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(guò)程的連續(xù)性。

4.5 加固工程質(zhì)量檢測(cè)

隨機(jī)抽取6根工程樁，對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行抽樣檢查，具體操作方法如下：利用回旋轉(zhuǎn)機(jī)順著樁身在整個(gè)長(zhǎng)度范疇中連續(xù)抽取芯樣，每隔2m左右抽取1個(gè)，在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開展無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)檢測(cè)。

分析本次試驗(yàn)所得的結(jié)果，可以認(rèn)為樁體能基本實(shí)現(xiàn)完整、連續(xù)，無(wú)線側(cè)抗壓強(qiáng)度均值2.41kPa，符合工程設(shè)計(jì)要求；利用靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)復(fù)合地基的承載力，選擇最大加載量199kPa，劃分成10級(jí)等量加荷，在確認(rèn)逐級(jí)穩(wěn)定后再加下一級(jí)，依照現(xiàn)行規(guī)范設(shè)定穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)與終止試驗(yàn)條件，選擇直徑1.27mm原板作為承壓板，面積1m2，試驗(yàn)結(jié)果被統(tǒng)計(jì)在表1內(nèi)。

表1 復(fù)合地基靜載試驗(yàn)荷載——沉降結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

P=164kPa相對(duì)應(yīng)的沉降量都低于規(guī)范值（s∕b=0.006），提示符合地基的承載力≥164kPa，符合工程設(shè)計(jì)要求。

5 復(fù)合地基理論運(yùn)用時(shí)注意的問(wèn)題

5.1 合理采用地基承載力使用值

如果不能科學(xué)應(yīng)用地基承載力，不僅會(huì)增加工程成本，還可能滋生出風(fēng)險(xiǎn)因素。地基承載力有基本值、標(biāo)準(zhǔn)值、設(shè)計(jì)值、使用值之分，之間存在一定關(guān)聯(lián)性。當(dāng)計(jì)算出某地基的設(shè)計(jì)值時(shí)，若其變形值和準(zhǔn)許變形值之間存在較大出入，則要適度調(diào)整設(shè)計(jì)值，將其作為地基承載力的使用值。在這里重點(diǎn)提及的一項(xiàng)內(nèi)容是，計(jì)算出的承載力低于承載力設(shè)計(jì)值時(shí)，并不代表用盡所有的承載力，具體使用值應(yīng)結(jié)合地基變形測(cè)算結(jié)果設(shè)定。如果變形計(jì)算結(jié)果高于變形的準(zhǔn)許值，則要降低使用地基承載力的設(shè)計(jì)值；如果變形計(jì)算值明顯低于變形的準(zhǔn)許值，則承載力使用值可以高于設(shè)計(jì)值應(yīng)用，但應(yīng)加大高出值的控制。故而，同個(gè)工程地基的地基承載力設(shè)計(jì)值有差別時(shí)，使用值也不盡相同。

5.2 科學(xué)選擇人工地基樁

當(dāng)變形值受限在15cm～20cm內(nèi)，且壓縮層范疇中土層分布較均勻時(shí)，要優(yōu)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(duì)比人工、天然地基的應(yīng)用情況。發(fā)現(xiàn)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(guò)程更快速，和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比較工期短縮12d，建設(shè)成本減少13.5萬(wàn)多。在設(shè)定人工地基處理深度時(shí)，應(yīng)將變形控制作為準(zhǔn)則，如果計(jì)算得變形值＞15cm時(shí)，則要進(jìn)行人工地基處理，并且要加強(qiáng)處理深度的控制，不可過(guò)深。

6 結(jié)束語(yǔ)

土建工程建設(shè)中，地基處理是一門綜合性很強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)。在數(shù)十年的應(yīng)用與研究過(guò)程中，電力工程建設(shè)在地基處理、巖石工程等諸多方面取得了一定成績(jī)，這是引進(jìn)應(yīng)用復(fù)合地基技術(shù)的重要基礎(chǔ)。在實(shí)踐中，技術(shù)人員也要持續(xù)探究怎樣完善復(fù)合地基設(shè)計(jì)的施工方法，預(yù)測(cè)施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，作出預(yù)處理方案，確保技術(shù)能順利、有效使用，創(chuàng)造更多的工程效益。