浅析强夯地基工程与工程地质条件分析及方案设计——以乌东德直流工程、昆北换流站工程中三通一平阶段为例

文/胡瑞 中国南方电网有限公司超高压输电公司昆明局 云南昆明 650000

1、地基处理方案

昆北换流站位于昆明市禄劝县茂山镇丽山村，站址场地主要由近南北向宽缓的山梁及一条主冲沟组成，总体地势为北高南低，场地自然高程在1920-1999m之间。站区采用平坡式竖向布置，场地设计标高为1969.30m，场平后，西南侧500kV交流滤波器场、东南侧直流场及西北侧站用电等部分区域位于填方区，围墙内最大填方深度为34.0m。

2、工程地质条件分析

2.1 地形地貌

站址地貌属于侵蚀构造地貌之中海拔、中起伏山地地貌，由分水岭山体及沟谷组成，山体及沟谷主体呈近南北向分布。站址主要由近南北向宽缓的山梁及一条主冲沟组成，山梁顶部较平缓、开阔，坡度5-8°，四周下坡侧及近冲沟附近坡度较陡，坡度20-35°，场地东缘及东北缘存在40-50°的陡坡。场地总体地势为北高南低。场地自然高程在1928-1999m之间，最大高差约70m。沟谷地带主要为荒地及旱地，山体及斜坡地带主要为松林及零星开荒地。

2.2 地层岩性以及 岩土工程分析与评价

场地山梁及斜坡上覆第四系残坡积、崩坡积（Q4el＋dl、Q4dl＋col）粘性土及碎石土；场地沟谷地带上覆冲洪积（Q4al＋pl）粘性土及粉砂。场地下伏白垩系上统马头山组（K2m）泥岩、粉砂岩、砂岩，局部底部夹砾岩。

2.3 地下水

场地地下水类型主要以基岩裂隙水为主，埋藏较深，场地中地下水主要接受大气降水补给，就近蒸发或顺裂隙向基岩深处排泄，富水性弱。另外，沟谷土层中局部存在上层滞水。

2.4 地震地质

根据《中国地震动峰值加速度区划图》GB18306-2015图A.1，场地地震基本烈度为Ⅶ度。场地沟谷等填方区及覆盖层厚度较大地段，建筑场地类别为Ⅱ类，场地基本地震动峰值加速度为0.15g；场平后基岩出露区域为软质岩石，建筑场地类别为Ⅰ1类，Ⅰ1类场地基本地震动峰值加速度为0.125g。

2.5 站址气象条件

本工程地区受旱季干暖偏西气流，湿季孟加拉湾西南气流和北部湾东南气流的影响，年平均降雨量达951.9mm，尤其是6-9月降水量较大。禄劝气象站提供的气象特征表如下。

气象特征表 表2-2

2.6 不良地质作用

根据勘测地质调查，站址场地内及周围除冲沟发育外，场地内及附近区域无影响场地稳定的滑坡、泥石流、采空区等重大不良地质作用。

3、强夯方案设计

3.1 夯击能选用

若采用低能级强夯，势必造成分层数增加，延长强夯施工工期，或者夯击能过小，难以达到预期效果；若采用高能级强夯，施工振动和噪音影响较大且影响挖方区在建构筑安全，而且对于饱和粘土来说，高的夯击能甚至会降低土体强度。参考新松换流站、昭通换流站、福州1000kV变电站等相关工程的成功经验，结合本站地形地貌、填土深度、施工条件等。

3.2 强夯施工参数

针对本工程具体情况，结合类似工程经验，暂定本工程强夯施工参数如下，实际以试夯检测报告为准：

主夯点强夯能级采用中等能级6000kN.m。主夯点单击夯击能级6000kN.m，夯点间距6m，正三角形布点，隔行分两遍完成。停夯收锤标准：最后两击平均夯沉量≤100mm；单点夯击数≥12击；

当主夯点夯坑深度大于2m时，应向夯坑内填料至与坑顶齐平，进行第三遍主夯点复夯，能级6000kN.m。停夯收锤标准：最后两击平均夯沉量≤100mm，单点夯击数≥8击。

每遍点夯之后，用推土机将夯坑填平并测量场地高程。两遍点夯之间，应有一定的时间间隔，间隔时间取决于土中超静孔隙水压力的消散时间。当缺少实测资料时，间隔时间不应少于2周。

第四遍满夯，能级2000kN.m。夯印搭接1/4锤径，每点5击，逐行分两遍完成，第一遍3击，第二遍2击。夯后应准确测量场地高程。强夯施工参数如下表所示。

为控制填料最大粒径尺寸，减小大骨料的架空作用，保证夯击能有效向深层传导，施工时填料分层摊铺时最小亚层厚度为0.4m。每层铺填厚度达0.4m时用推土机赶平，并采用18t振动碾压机械碾压3遍，振动频率不小于30HZ，激振力不小于260kN，振动碾压行进速度不大于2km/h。

3.3 搭接夯

填方边坡分层碾压与强夯区交界处采用2000kN.m能级搭接强夯，以避免交接面形成软弱区，提高填方区的稳定性。

搭接夯采用满夯施工，能级2000kN.m，夯印搭接1/4锤径，每点5击，逐行分两遍完成，第一遍3击，第二遍2击。搭接夯应在分层碾压和强夯完成后一定时间间隔后进行。

3.4 排水措施

填土含水量对于填土强夯施工至关重要。为了确保场地填土不处于饱水状态，以控制现场填土夯实效果，施工填土时需要采取措施使填土场地的地下水、地表水、填土孔隙水顺畅排出。排水措施应根据强夯施工时的现场实际情况采用地面临时排水沟道、排水盲沟网等。排水盲沟网可采用土工布包裹碎石，设置于填筑体底部。

3.5 强夯检测

未经检验查明以及不符合质量要求的压实填土，均不得作为建筑工程的地基持力层。因此，强夯填土必须进行检测验收。检测程序宜分为分层检测和总体检测，检测内容包括密实度检测、承载能力检测、抗剪强度检测、变形性能以及物理性能检测等。

结论：

强夯方案应当通过现场试验确定其适用性和处理效果。根据初步确定的强夯参数，提出强夯试验方案，进行现场试夯。强夯试验一般不再进行不同夯距、不同夯点布置的比较，根据开挖过程中所遇到的不同土质情况，填料组成比例、夯击次数、夯击遍数、夯击顺序是强夯试验的重点。