山区斜坡软土地基变电站基础处理方法概述

彭 淋

智方工程设计有限公司重庆分公司 重庆 400020

1 斜坡软土特性

我国软土多为河湖相、滨海相、沼泽相沉积形成，一般具有以下几个特点：①天然含水量高；②天然孔隙比大；③强度低；④压缩性高，为高压缩性土；⑤渗透性低；⑥灵敏度高，易收扰动，产生变形[1]。

2 软土地基基础处理方法

软土地基常用的处理方法主要有以下几种：

（1）换填垫层法：将全部或部分软土层挖除，换填强度高、性能较稳定的材料，如砂、卵石、碎石、灰土或素土、煤渣等。主要适用于浅层软土的处理，换填深度一般不超过3m，是山区较为常用的处理措施之一。

（2）预压法：也叫排水固结法，是软土地基处理的最有效方法之一。但该方法不太适用于山区斜坡软土，主要由于在斜坡上加载后由于软土分布不均，在预压过程中由于沉降差异过大容易导致地基产生开裂、滑塌等现象，同时坡面加载可能会引发边坡失稳。

（3）强夯法：强夯法造价较低、工期较短、便于施工、适用性较强，但对于山区斜坡软土也不太适用，主要受山区斜坡场地的限制，大型设备不宜开展，同时强夯的过程可能会引发边坡失稳。

（4）复合地基法：工程中常用的桩体有碎石桩、砂桩、水泥土桩、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）等，其加固效果较好，但费用相对较高。该方法在处理山区软土也较为常用。

（5）桩基法：也是工程上较为常用的一种地基处理方法，其特点是加固效果好，地基承载力高，可以处理深厚层的软土，同时桩基还可以起到抗滑的作用，防止坡面滑移，但处理费用相对较高。

对于山区斜坡软土地基处理方法应考虑软土地基的状况、施工条件及周围环境及建筑物自身的性质，通过综合比较确定，一般来说换填垫层法、复合地基法和桩基法是最为常用的方法[2]。

3 工程实例

3.1 工程概况

某220千伏变电站位于四川省凉山州木里县，属四川西南大凉山地区，地形条件差，为典型山区变电站。

3.2 地形地貌

该变电站区域地貌属于剥蚀构造地形之高中山，场地处于半山坡的缓坡台地，呈一定坡度下倾，坡度15°～25°，场地相对高差约8m。

3.3 地层结构

场地地层从上往下为第四系全新统坡洪积（ ）的含碎石粉质黏土、含砂砾石黏土层和残坡积（ ）的碎石土层，下伏二叠系峨眉山（P2β）玄武岩，分述如下：

（1）含碎石粉质黏土：褐黄，稍湿，硬可塑，含30～40%碎石、砾石，层厚在1～2.7m之间，该层为表层的硬壳层。

（2）黏土：褐黄～紫红色，很湿～饱和，软塑，含20%左右的砾砂、砾石等，结构松散。该层为场地内的软土层，层厚1.3～6.0m。平均厚度3.5m左右，分布不均。

（3）碎石土：灰黄～灰色，稍湿，稍密～中密，主要成分为玄武岩，粒径一般5～30cm，棱角状，分选差，以粉质黏土及砂砾石等充填。层顶埋深2～7.8m，层厚大于5m。

（4）玄武岩：灰黑色，气孔状、杏仁状构造，强风化，岩体破碎。该层层埋深在15m以上。

3.4 软土特性分析

根据土工试验结果，变电站场地内的斜坡软土孔隙比平均值1.1，最大可达1.4，含水量平均值36.3%压缩系数0.49，具有软土的高孔隙比、高含水量、高压缩性的特征，力学性能差。但与一般软土不同的是，场地内的软土成分比较复杂，黏土中混杂有较多沙砾、碎石，成分为玄武岩类，与周边岩石成分相同，含量和分布并不均匀，此外软土层的均匀性很差，层厚及分布不均，整体上呈地势越高厚度越大的规律，两侧沟谷地段相对较薄，是较为典型的山区斜坡软土。

3.5 地基处理方法

综合考虑到地形、交通以及施工条件，由于场地地处高山斜坡，进场道路交通条件差，大型机械设备无法进入，变电站施工工期较短，不宜采用预压法和强夯法，最终确定两种方案进行了比较，一是降低场平标高，然后对基底下一定厚度范围内土层采取换土垫层措施，另一种是在场平挖填平衡原则下，对变电站内建构筑物采用桩基础的措施。相比较后，换填垫层法要比桩基在造价上更省，更为经济，综合考虑后最终采用碎石换填垫层法处理软土。

场地场平后，软土层大多直接出露，厚度多在3m左右，仅局部厚度在3～5m，因此采用换填垫层法是较为合适的。换填材料采用碎石，成分多为玄武岩或砂岩，可以就地取材，无须特殊的机械设备、施工简便。垫层的厚度根据需置换软土的深度或下卧层的承载力确定。

由于土质的变化或为了调整沉降差时，各基础底部的垫层厚度并不相同或相邻的基础一个采用天然地基，一个采用碎石垫层时，可做成阶梯形。对本工程而言，软土厚度不大，埋深也较浅，对厚度小于3m的软土采取全部置换的办法，对软土局部厚度大于3m的地段，采用碎石垫层换填后，虽可提高持力层的承载力，但是不能解决下部软土层的沉降变形问题，为了解决这个问题，设计上在该地段的建构筑物采用了碎石换填和整体稳定性和抗变形更好的筏板基础。

经过变电站运行后的情况看，场地内未发现较明显的沉降及变形，同时采用碎石换填处理软土地基，也取得了一定的经济效益。

4 总结与经验

（1）山区斜坡软土除了具有一般软土的特性外，还具有成分复杂、均匀性差、层厚分布不稳定等特点，斜坡软土常常会引发边坡稳定的问题。

（2）对山区斜坡软土的处理措施上，要根据地形条件、交通、环境、施工方法、软土地基的状况、造价等等各方面综合考虑，对浅层软土一般采用换填垫层法，而对较深厚的软土一般采用复合地基法或桩基法。

（3）对山区斜坡软土，除了要考虑地基处理措施外，特别还要注意软土地基对场地稳定性的影响，特别是边坡稳定的问题要引起足够重视。

（4）对山区建筑应加强可研阶段选址的勘察工作，除了要重视边坡及场地稳定性的研究外，对于一些局部的较异常的微地貌、微地形要引起重视，因为这些可能是人为或自然改造的结果，地基土可能会出现异常，若不及早发现，会影响到后期的基础方案。