强夯法在变电站地基处理中的有效应用实践

赖长春

（四川电力送变电建设公司，四川 成都 610000）

一、项目概述

本工程为溪洛渡～浙西±800kV特高压直流输电工程双龙换流站工程,站区总面积达140685m2。其中，对站区的地基强夯处理，包括铺夯填材料、夯填材料运输、点夯、满夯、强夯后回填补土碾压至设计高程，试验性强夯施工、强夯检测。根据对该地的岩土勘察报告显示，该地地层为粉质粘土、含碎石粉质粘土、强风化泥岩、中风化泥岩。地下水位埋深0.5～6.8m，水量一般。

二、设计处理及施工要点

依据建筑地基处理技术规范 JGJ 79-2002和《强夯地基处理技术规范》SECS279：2010 相关办法，结合该变电站的实际情况，该站区占地较广阔且周边地区没有任何建筑设施，挖填落差达54米，场地土质适宜强夯，依据可靠的技术，并对施工难度以及成本开支分析，设计采用强夯法。更大层次的减少工程的开挖量及工程的建设造价。

（一）设计强夯方案

对该变电场进行AB分区，其中A区面积为118850m2，包括配电综合楼、主变等；B区面积为21835m2，包括加筋土挡墙后30米范围。强夯施工过后的地基应当满足：A区地基承载力特征值fak≥150kPa，变形模量E0≥12MPa；B区地基承载力特征值应当≥200kPa；压缩模量E0≥10MPa。

根据强夯加固深度计算公式：Z=KWH/anγS，式中：

Z－加固深度（m）；K－能量利用系数（K≈0.3）；W－锤重（kN）；H－落距（m）；S－锤底面积（m2）；a－夯坑深度（m）；n－应力传递系数（n=015）；γ－地基土重度（kN/m³）。

由上式关系，设定如下方案，A区采用5000kN·m夯击能的地基处理方案，采用重30吨的夯锤，其夯锤底直径为2.52m；B区则采用了1000kN·m夯击能的地基处理方案，采用重15吨的夯锤，其夯锤底直接为2.52m。站点AB区夯距均为8m，详细强夯施工参数如下：

（二）施工工艺及要点

1 地基偏差处理

为了避免施工过程中，地基的情况可能出现偏差，保证整个变电站场地的均匀。我们应当时刻注意夯后的自我检查，看是否能满足当初设计要求，满足则进行下一步施工，反之则应进行合理的补夯或者换填，从而使整个场地整平并竣工验收。

表1 A区参数表

表2 B区参数表

2 起重及平仓设备

运用强夯法进行施工，需要用到起重设备、平仓设备以及水准仪等设备。在本次施工中，采用5台30t强夯机；1台D60P型推土机；2台PC30挖掘机；1台20t压路机；1台CTS-3002N全站仪；2台索佳水准仪以及4个直径为2.52m的15～40t的钢锤，整个过程中水准仪主要检查夯击成效和沉降量。

3 施工要点及质控方案

强夯施工

（1）工前准备

①测量放样：以业主提供的测量控制点为基准点，在不受强夯施工影响位置设置施工用临时测量控制点，并进行保护，并根据设计图纸提供的坐标数据和夯点布置方式，采用全站仪测放强夯区的中心轴线和边线，布设夯点，并核对夯点的准确性。

②准备施工机具及辅助设备进场。

③强夯作业区设立警告标志，严禁无关人员进入施工区，保证作业安全。

（2）施工工艺

①施工机具选用履带式30t型起重机作为点夯设备，每台夯机配自动脱钩装置。点夯夯锤采用钢铸，锤重为15～40吨，锤底直径为＞2.52m。

②点夯夯点布设：按设计要求的正方形网格布设点位，并进行夯位复核，夯位偏差不应超过15cm，夯点位中心，用红色小砂袋作为夯点醒目标记，点夯参照施工图。

首先，夯点顺序：点夯时从路中心轴线起，分别向两侧的夯点夯击，同时为减少在强夯施工过程中，地面出现过大的隆起时，同一排的夯点采用间隔跳打法。

其次，分阵夯击：对夯点进行了若干击数的夯击后，夯坑深度约等于锤高时，作为一阵，暂停夯击。每击夯能控制在2500KN.m。夯击过程中要检查夯击的准确性。

再者，夯沉量测量：每阵夯击前测量锤顶标高，每击夯完后，要用水准仪测量锤顶标高，不得以目测代替，点夯结束后，计算总的夯沉量。

最后，收锤：每个夯点一次夯完，按设计及试夯时确定的收锤标准收锤。详细记录每一夯点夯击过程的全部资料。

强夯施工流程图如图1所示：

③满夯：点夯施工完成后，推平强夯后凹凸不平部分，测量场地标高，再进行满夯。满夯夯锤搭接0.25D（D为锤径），夯击能量必须满足设计要求，击数不能少于4击。

④强夯工序质量检验及施工监测：满夯结束后，按设计及规范要求的频数和方法对强夯地基进行质量检测，检测不合格的部分，按设计及规范规定进行补夯等技术处理，直至合格为止。

（3）质保措施

为了保证施工质量，我们严格按设计及规范要求组织进行试夯，并配备先进的强夯施工设备和具有丰富强夯施工经验的工程技术人员，严格按规定的夯击能、击数、夯沉量控制每个夯点、每遍、每阵的夯击，并作详细的施工记录，发现质量问题及时予以补救。同时尽量避免在雨天施工，在施工过程中发现有异常情况，及时向业主或监理工程师报告，并组织有关人员分析原因，确定处理措施后，再行施工。

三、强夯法效果

（一）工程成效

强夯法处理，它避免了传统的震动碾压设备填土厚度低，难以压实的弊端。地基土的强度也会随时间变化而不断提升。

依据取样试验报告结果，进而综合分析评判，本次采用强夯法的各大区有效深度加固统计。强夯A区有效的加固深度为8米；强夯B区有效的加固深度为4.3米。值得一提的是，本次强夯的有效加固深度都是从起夯面作为基点开始算起。

从处理过后的土层物理力学性质指标与未处理前做出相应比较，得出结论：该站点地区的各土层由于此次地基的处理，其根本的物理力学性质指标都得到了质的改变，已转变为低压缩性土。

使用强夯法得到改变的A区和B区，其地基的承载力特征值分别为197kPa、235kPa。

（二）经济效益

强夯法与传统钻孔灌注法相比，强夯法处理更经济。传统方案其实力处理面积较大，注桩较多，且注桩成本较高，结合相关数据发现，强夯法处理单位施工面积较传统办法而已，节省了一大半的成本；某些特殊地质，出现坑洞等，传统方法填坑则需大量注桩，进而需要大量粘土，而粘土价格为29元/m³，采用强夯法则可大量节省粘土的使用；从工期上讲，传统的桩基施工预计需要20台施工设备耗时50天，而强夯法施工仅需约10台设备历时不到一个月，强夯法较传统方案大大缩短了工期，节省了成本开支，进而获取更大的经济效益。

结语

采用强夯法对软土地基及回填土进行科学的处理，不仅能够节约一部分材料费、人工费、施工费，而且施工的质量高、经济效益好、工期短。根据该变电站竣工后的情况表明，竣工几年内没有出现裂缝及其其他隐患，观测其沉降也非常符合要求。因此，强夯法可运用到变电站地基处理中，并且值得大力发展并推广。

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