变电站工程软土地基的处治方法浅析

　　【摘要】随着我国电网建设的快速发展，其中的变电站工程建设往往受城市规划用地的限制，其站址的地点选择也常具有不确定性和可选择性，在软土地基上修建变电站也成为必然，软土地基处理也成为我国变电站工程方面科研、设计、施工等单位共同面对及探索的问题。
　　【关键词】软土地基；危害；处理方法；排水固结法；桩基法；换土垫层法
　　【正文】随着我国电网工程建设的快速发展，在软土地基上修建变电站也成为必然，软土地基处理也成为影响变电站工程质量和工期的关键技术。
　　一、何谓软土地基
　　所谓软土地基是指由淤泥质土、素填土、杂填土及其他高压缩性土质构成的压缩性地基土。日本专家定义为：主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。软土地基具有强度低、压缩性大、透水性小等特点。
　　二、软土地基在变电站工程中造成的危害
　　软土具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。变电站工程施工中如果遇到软土地基没有及时勘察或处理不当就会造成危害。例如，勘察设计不及时、不详细或不准确，导致对应该做软基处理的地段未做处理设计；已经勘察知道是软土地基，但是方法不当或是其他原因未做好软土地基处理，造成建筑物失稳；忽视处理过程的监管环节，麻痹大意，堆料不当，未按规定分层填筑，填土过快，碾压不当，造成建筑物失稳。无论是哪个环节出错，损失都是惨重的，都是我们不想看到的。所以，科学的东西马虎不得。
　　三、变电站工程软土地基的处治方法
　　软基处理方法选择是否得当，将会对工程质量、工程造价、工期带来很大影响。近几年，软土地基对变电站工程的危害，引起我国电力工程方面科研、设计、施工等单位的高度重视，他们全力以赴，协同合作，经过多年实践，已摸索了不少经济适用、效果甚佳的处理方法。虽然方法很多，但任何一种处理方法都不是万能的，都有它的使用条件和范围，施工中，应根据不同的土质组成、使用要求，各方面条件以及到考虑施工可行性和经济合理性慎重选择不同的处理方法，这也是具体问题具体对待。
　　（一）排水固结法
　　排水固结法是解决淤泥软粘土地基沉降和稳定问题有效措施，由排水系统和加压系统两部分组合而成。排水系统是在地基中设置排水体，利用地层本身的透水性由排水体集中排水的结构体系，根据排水体的不同现介绍塑料排水板排水和袋装砂井排水两种。
　　1、塑料排水板
　　塑料排水板是带有孔道的板状物体，是对软土和超软基加固的新型材料。塑料排水板用插板机插入软土地基，形成竖向排水通道，在上部预压荷载作用下，软土中空隙水由塑料排水板向上排到上部铺垫的砂层或水平塑料排水板中，向下游排出，以加速软基固结。塑料排水板处理软地基，它的工作原理是用塑料排水板将地基中的水排除，以增加作用于土颗粒的有效应力来加速地基固结沉降，达到提高强度的目的。这种方法的好处很多：因排水板是工厂生产的，所以，质量好把握，成本较低；在施工过程中没有发现排水孔断面不均匀和受堵塞的情况；施工速度快，工人劳动强度低，每台插板机每日可插板15000m左右，效率高，成本低；打设机械轻，可用于较软的基地；塑料排水板处理软土地基的方法因其施工简单、快捷、实用，所以，应用较为广泛。最大有效处理深度18米。
　　2、袋装砂井
　　袋装砂井作为一种简便有效的软基处理方法，施工中广泛采用。网状织物袋装砂井，其直径仅8厘米左右，比一般砂井要省料得多，造价比一般砂井低廉；且不会因施工操作上的误差或地基发生水平和垂直变形而丧失其连续性，处理效果较理想；再加上施工方便、工期短等优点，应用非常广泛。袋装砂井是事先把中砂装入长条形、透水性好的编织袋（一般选用聚丙烯制成直径7cm的编织袋，其抗拉强度应能保证承受砂袋自重),然后用专门的机具设备打入软土地基内以改善软土层的排水条件加快固结过程。袋装砂井按等边三角形布置。直径为10cm，井间距为1.5米，深度一般应穿透软土、软弱土层，最大有效处理深度18米，要求高时，砂井底部也有至透水层的。
　　（二）桩基法
　　当淤土层较厚，难以大面积进行深处理，采用打桩办法进行加固处理就比较实用。桩基技术也是多种多样：
　　1、石灰搅拌桩
　　采用生石灰喷粉深层搅拌桩（简称石灰搅拌桩）进行软土地基处理，具有技术简单可行，且经济合理的特点，能有效地加固软弱地基，减少软土层沉降和整体工程工后沉降，提高软土层的承载力。它是通过机器搅拌，一方面使软土重塑；一方面掺入适量的石灰，石灰与软土矿物发生化学反应，形成一种复杂的不溶于水的、将土颗粒粘结在一起的硅酸钙凝胶，它能起到包裹和联结的作用，最后形成网状结构，在土颗粒间相互穿插，使土颗粒联系得很牢固，发挥了石灰固化剂的强化作用。实践经验表明，石灰搅拌桩处理软粘士和淤泥质粘土地基的效果是明显的，用石灰搅拌桩处理后的地基，渗透性增大，石灰搅拌桩有助于排水固结，经处理后复合地基降低了软土含水量，增大了粘聚力，复合地基的强度得到了提高，可以取得较好的经济效益。在用石灰搅拌桩加固变电站软基时，一般采用n=3～5较适宜。
　　2、挤实砂（碎石）桩
　　挤实砂桩是以冲击或震动的方法强力将砂、石等材料挤入软土地基中，形成较大的密实柱体，设置碎石桩后桩体与桩间土形成复合地基,碎石桩对地基土起置换作用,以提高地基承载力和整体抗剪强度，减少沉降,从而达到地基处理的目的。最大有效处理深度20米。
　　3、旋喷桩
　　高压旋喷桩加固软土地基的技术在国内已广泛应用。利用工程钻机，将带有喷嘴的旋喷注浆管置入预定的地基加固深度，通过钻杆旋转，徐徐上升，将预先配制好的浆液或水成为20MP左右的高压水流从喷嘴中喷射出来，冲击土体，使土和浆液搅拌成混合体，浆液凝固后，在土中形成固结体，即为旋喷桩，这样就变成了具有一定强度的人工地基。它的最大有效处理深度20米。运用该技术加固地基，具有施工方便，工艺简单，地基加固见效快，耐久性好，施工工期短等优点。实践证明，利用旋喷桩技术进行地基加固的效果是显著的，大大提高了地基的承载力，而且加固造价低，较为经济合理。
　　（三）换土垫层法
　　换土垫层法是处理软土地基的基本方法之一，此法就是采用人工或机械挖除路堤下一定厚度的软弱土层，换填强度较高的中砂、粗砂、砾石、碎石或卵石、灰土、粘性土以及其他性能稳定、渗水性强、无侵蚀性的材料。最大有效处理深度3米。在变电站工程施工中，经常会遇到关于软土地基和不均匀地基的问题，采用换填垫层法是进行地基处理既经济又可行的好方法。经过大量已建工程沉降观测资料及静载荷试验资料证实，选用统砂石做换填材料具有沉降速率快、总沉降和差异沉降量小等优点，是变电站工程地基处理中值得考虑的方法。
　　软土地基成因类型不同，厚度不均，性质各异，处理方法也五花八门，因此在处治过程中不能一律对待，应首先查明地质特点和土质条件，有针对性的制定出适合的、实用的软基处理的最佳方案，这样才能作出科学、合理的处治。
　　
　　
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