某变电所主控室的地基加固方案及比选

高 文 婷

(山西焦煤汾西矿业集团设计院，山西 介休 032000)

某变电所主控室的地基加固方案及比选

高 文 婷

(山西焦煤汾西矿业集团设计院，山西 介休 032000)

对某一变电所主控室现状裂缝情况进行分析，针对周边建筑、构筑物与地质条件提出两个地基加固处理方案，并进行比选，对类似工程有借鉴意义。

地基加固，自重湿陷性黄土，夯实水泥土桩，钢筋混凝土灌注桩

由于各种原因对既有建筑进行加固改造的工程越来越多，一般首先考虑的是地基基础和地基加固问题。受设计要求和施工条件限制，须合理选择采用加固基础、加固地基或加固上部结构与加固地基基础相结合的方案。本文以一砌体结构实际工程为例，仅对该工程地基加固进行论述，上部结构加固详见GB 50702—2011砌体结构加固设计规范和图集03SG611砖混结构加固与修复，这里不予论述。

1 工程概况

某变电所主控室始建于1973年，为一层砖混结构，采用片石条形基础。由于地基变形，引起中部楼板断开裂缝，该裂缝带动楼面次梁及墙体开裂，影响建筑物的正常使用，严重威胁建筑物的整体稳定性。中部墙体的裂缝形式为“倒八字形”，由裂缝形状可见该建筑物两侧沉降大中部沉降小。

该场地标准冻结深度为0.74 m，设计特征周期为0.40 s。该地区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第二组。勘察深度范围内未揭露地下水。

根据探井试样的湿陷性试验，该场地为自重湿陷场地，地基湿陷等级为Ⅱ级(中等)，基底下存在湿陷性黄土层的剩余湿陷量为560 mm。根据GB 50025—2004湿陷性黄土地区建筑规范第6.1.1条，对乙类建筑应消除地基的部分湿陷量。根据第6.1.4条，乙类建筑消除地基部分湿陷量的最小处理厚度应符合下列要求，在自重湿陷性黄土场地，不应小于湿陷性土层深度的2/3，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不应大于150 mm。已建变电所地基处理厚度仅为0.60 m，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量远大于规范要求，故该建筑地基处理不满足规范要求，存在安全隐患，见表1。

2 地基加固处理方案

主控室自建成至今超过40年，基础材料已经比较松散，基底下存在湿陷性黄土层的剩余湿陷量为560 mm。若采用锚杆静压桩、树根桩、坑式静压桩加固地基，基础强度不能满足压桩反力要求，需对基础进行压桩补强，且工序较为复杂。固采用不需要对基础进行补强的地基加固处理方案，如采用夯实水泥土桩对基础围箍治理或采用钢筋混凝土灌注桩进行基础托换加固(其上使用现浇梁与混凝土板墙与主控室墙体可靠连接)，达到建筑不再下沉的目的。

2.1方案一：夯实水泥土桩

在湿陷性土层地段的条形基础两侧采用夯实水泥土桩进行基础围箍治理，达到稳定土体的作用。位置见图1。

2.1.1夯实水泥土桩设计

1)建筑物外围布设3排夯实水泥土桩，详细根数依据现场施工确定。

2)设计桩径0.4 m，桩间距0.80 m，桩排距0.40 m。

3)夯实水泥土桩水泥采用矿渣硅酸盐水泥P.S32.5 MPa。水泥掺量按30 kg/m计，桩体充盈系数不小于1.56。桩体试块标准养护28 d立方体抗压强度不小于3.5 MPa～4.0 MPa。

4)桩体水泥土平均压实系数不小于0.97。

5)土料有机含量不大于5%，且不含有冻土和膨胀土。

6)施工前进行工艺性试桩。

7)根据实际施工情况调整桩长，要求穿过黄土状粉土或黄土状粉质黏土层进入下一层不小于500 mm。

2.1.2夯实水泥土桩施工

1)清理场地，根据地基处理加固图对原地面进行破除。

2)成孔机进场、就位，调整垂直度。

3)采用掏土成孔至设计孔底，并测量实际孔径、孔深；同时测量、记录孔中出现异常情况的深度、厚度。

4)依据设计要求，水泥掺量按照30 kg/m进行掺入。水泥、土均匀拌和后方可填入孔内。超过2 h的拌和料不得使用，重点控制土的含水量现场做到“一抓成团，一放即散”。土料中有机质含量不得超过5%，不得含有冻土或膨胀土，使用时过10 mm～20 mm筛。

5)待桩体施工至桩顶时，整片铺设720 mm厚的水泥土褥垫层，水泥土配比为200 kg/m3,且扩出外排水泥土桩边缘不小于500 mm，夯填度不大于0.9。

2.2方案二：钢筋混凝土灌注桩

已建主控室地基处理厚度不满足规范要求，采用人工挖孔钢筋混凝土灌注桩(其上使用现浇梁与混凝土板墙与主控室墙体可靠连接)消除地基湿陷性，位置见图2。

2.2.1钢筋混凝土灌注桩设计

1)共布置12根。Z1的桩顶标高为-1.120，11根；Z2桩顶标高为-0.200，1根。

2)设计桩径0.8 m，桩长要求其桩端全断面穿过第②层黄土状粉土或第②-1层黄土状粉质粘土进入第③层细砂或第④层粉质粘土的深度不小于2 m。

3)桩身混凝土强度等级C30，混凝土保护层厚度50 mm。单桩承载力特征值不小于1 000 kN。

2.2.2钢筋混凝土灌注桩施工

1)清理场地，根据地基处理加固图对原地面进行破除。

2)采用人工挖孔、桩径允许偏差±50 mm，桩位偏差不大于1%。桩位偏差不大于100 mm。

3)钢筋笼制作、安装应符合设计要求，可分段制作。现场可单面焊接，焊缝长度10d，采用帮条焊。应尽量减少接头，接头应错开，同一截面上焊接接头应小于50%。

4)钢筋笼接头用焊接，一般先电焊后勘正。所有钢筋向下的内菱角一律要打磨倒角，以免挂管。最后由两名焊工同时对称焊接，严格保证钢筋笼平直，不得有扭歪现象，上下节钢筋笼应对齐竖直，严禁上下节钢筋笼主筋错位弯折连接。

5)钢筋笼堆放、运输过程严禁扭转及弯曲。

6)下钢筋笼时应吊直、对准、缓缓下沉，为确保钢筋笼位置的准确，应采取导向和护壁措施，避免撞击和切削孔壁造成塌孔。钢筋笼下到底后应提起冲击几次，使钢筋笼下端钢圈插入坚实地层，造成孔塞效应。然后采取措施，将钢筋笼固定以防止灌注混凝土或拔导管时钢筋笼上浮。

7)混凝土坍落度宜为180 mm～220 mm。开始灌注混凝土时，导管底部至孔底距离为300 mm～500 mm，灌注混凝土时导管应一次埋入混凝土灌注面以下不少于0.80 m；在灌注过程中，导管应埋入混凝土的深度为2.0 m～6.0 m，严禁将导管提出混凝土灌注面。控制最后一次灌注量，超灌高度宜为0.8 m～1.0 m，凿除泛浆后必须保证暴露的桩顶混凝土强度达到设计等级。

3 方案对比

方案优缺点对比如表2所示。

表2 方案优缺点对比表

方案一中膨胀后的夯实水泥土桩可以形成竖向屏障，可以有效的限制基础的侧向位移和防止地下水进入地基，褥垫层可以防止主控室周边地面水进入地下。但是因为加固对象只是主控室，故围箍治理不能闭合，作用削弱。

方案二中钢筋混凝土灌注桩将基础托换加固，与其上的现浇钢筋混凝土梁和混凝土板墙一起改变结构受力体系，通过混凝土板墙与主控室墙体的锚固作用将力从上通过桩基传入持力层。锚固的可靠性成为关键因素。

该主控室提供井下生产用电，施工过程严禁断电。电缆沟走线繁杂，尽量不予扰动。结合表2，优先考虑方案二。

4 结语

若主控室周围无其他建筑和构筑物，且地基加固施工时不影响生产供电，不存在机械无法进场等问题时，夯实水泥土桩围箍治理地基加固处理效果更好。

井下生产用电不间断，电缆沟不扰动，其他构筑物尽量不拆，使用钢筋混凝土灌注桩进行基础托换加固。

因内部墙体皆摆满了供电柜，生产不能断电，不能移动，故中间墙体部分无法加固，若进水，还是有沉降可能性。

希望能为类似工程提供参考。

[1] JGJ 123—2012，既有建筑地基基础加固技术规范[S].

[2] JGJ 94—2014，建筑桩基技术规范[S].

[3] JGJ 79—2012，建筑地基处理技术规范[S].

[4] GB 50025—2004，湿陷性黄土地区建筑规范[S].

[5] 尹福生，周丽琼，郭 微.某电厂主变压器基础倾斜加固纠偏处理探讨[J].武汉大学学报(工学报)，2007，40(sup)：293-296.

[6] 郭忠贤，王占雷，杨志红.夯实水泥土桩复合地基共同作用的试验研究[J].岩土力学，2007，28(4):763-773.

[7] 李 琳，李青宁，张 立，等.咸阳国际机场大轴力桥梁桩基托换技术试验研究[J].土木建筑与环境工程，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，工程师

TU472

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