專利名稱：一種用于變電站軟土地基施工的強(qiáng)夯置換綜合法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑地基處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于軟土地基的強(qiáng)夯置換綜合法。
背景技術(shù)：
在建的變電所等部分功能性建筑有相當(dāng)一部分是建在軟土地基上。為確保變電所 建筑物及變電所安裝設(shè)備的基礎(chǔ)穩(wěn)固，目前通常的處理方法是采用樁基，真空預(yù)壓、真空堆 載預(yù)壓、堆載預(yù)壓等形式。采用樁基處理變電所地基時，由于一般變電所的占地面積較大，這樣就只能對主 要的建、構(gòu)筑物以及主要的構(gòu)支架下采用樁基，而且采用不同的樁長；其他的水工構(gòu)筑物以 及道路、圍墻、電纜溝下只得采用其他形式的地基處理方式，如水泥土攪拌樁、素砼灌注樁 等形式，這樣在處理的時間以及費(fèi)用上都要花費(fèi)大量的時間和財力。通常情況下，每一個變 電所都不可能一次就完成投入建成，而要后期擴(kuò)建一部分，往往在建設(shè)一期時，應(yīng)將基礎(chǔ)處 理全部完成，這就可能導(dǎo)致在后期擴(kuò)建時，因為種種原因，給擴(kuò)建帶來不少的矛盾和困難， 如設(shè)備的選型受限制等。采用真空預(yù)壓、真空堆載預(yù)壓、堆載預(yù)壓等形式處理時，將要花費(fèi)很長的時間，而 且由于地基的差異性等原因，在最后的處理效果上也不是很理想。在最后的投產(chǎn)使用過程 中出現(xiàn)了很多的問題，危及功能性建筑，特別如變電所等具有大型設(shè)備建筑場所的安全運(yùn) 行。一般經(jīng)過以上方法處理過的變電所建成并投入運(yùn)行一、二年后，出現(xiàn)的一些不良 現(xiàn)象，主要有電纜溝開裂、損壞；個別端子箱傾斜；220kV場地地基下沉引起220kV正母線 (管母型)彎曲嚴(yán)重，使正母閘刀靜觸頭與絕緣支柱脫離等事故隱患。目前國內(nèi)針對由于地基密實度和強(qiáng)度低、承載力差導(dǎo)致的地基土在承受上部壓力 時容易出現(xiàn)較大的壓縮變形，造成建筑物結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫和不均勻沉降的問題，最為有效的 方法為強(qiáng)夯置換法。強(qiáng)夯置換法主要是利用重錘高落差產(chǎn)生的高沖擊能力排開軟土，再夯 入石塊、碎石、片石、礦渣、砂以及其他粗顆粒材料等性能較好的材料強(qiáng)力擠入地基中，在地 基中形成一個個的粒料墩，墩與墩之間土形成復(fù)合地基，以提高地基承載能力。CN1743561A 公開了一種改進(jìn)的新型柱錘強(qiáng)夯置換法。因為一般變電所對地基承載力的要求較低，如變電所建構(gòu)筑物均在一 二層左 右，一般要求地基承載力在IOOkpa即可，對于構(gòu)支架而言，相對建、構(gòu)筑物的要求就更小。 如果在變電所設(shè)計過程時采用強(qiáng)夯置換綜合法處理后，從承載力以及沉降變形上均能完全 滿足變電所建、構(gòu)筑物以及構(gòu)支架的要求，而且是對全所地基一次性的全部處理完成，對于 后期的改擴(kuò)建會帶來很大的方便，同時對于全所在以后運(yùn)行后所產(chǎn)生的不均勻沉降問題也 會得到很好的解決。如何設(shè)計一種適合變電所軟土地基的強(qiáng)夯置換綜合法是擺在科技技術(shù)人員面前 需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種針對于變電所軟土地基的強(qiáng)夯置換綜合 法，旨在解決減小變電所地基不均勻沉降等問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明所述的用于變電所軟土地基施工的強(qiáng)夯置換綜合法，包括在強(qiáng)夯置換前對 基礎(chǔ)地面進(jìn)行預(yù)處理，然后回填結(jié)構(gòu)密實，級配良好、抗剪強(qiáng)度高的石料、山皮土和/或塘 渣等散體顆粒以及生石灰的混合土料，在點式置換完成強(qiáng)夯柱體后，鋪設(shè)砂夾碎石墊層，并 碾壓密實。具體的，包括以下步驟(1)場地平整按設(shè)計標(biāo)高，挖除表層耕植如蘆葦耕植、及雜填土 ；(2)回填土層回填包括生石灰和散體顆粒的混合土料，所述的散體顆粒選自石 料、山皮土、和塘渣中的至少一種；(3)點式置換完成強(qiáng)夯墩體；(4)鋪設(shè)砂夾碎石墊層，并碾壓密實。在本發(fā)明的方法中，是對整個地基進(jìn)行回填，在回填土層達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后，再放線 布點，進(jìn)行點式置換強(qiáng)夯處理。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，所述的回填土層中生石灰與散體顆粒的體積比為 1 2-1 3;所述的混合土料中有機(jī)質(zhì)的體積含量小于5%，且不含膨脹土。更優(yōu)選，所述的回填土層中距墩頂設(shè)計標(biāo)高附近的混合土料中也可以摻加石膏和 水泥，摻加的量為生石灰用量的3% 10% (體積)。在本發(fā)明的具體實施中，混合土料中生石灰與散體顆粒的體積比可優(yōu)選用1 2 或1 3;墩頂設(shè)計標(biāo)高附近的生石灰用量不宜過大，優(yōu)選摻加石膏和水泥。對于石膏和水 泥沒有特別的限制，根據(jù)實際需要和經(jīng)驗選擇即可。在本發(fā)明的方法中，允許使用的混合土料的含粉量小于10%。優(yōu)選所述的混合土 料中重量含量大于90%的顆粒粒徑在200 500mm之間，其中粒徑大于300mm的顆粒的重 量含量小于混合土料總重的10%。在本發(fā)明的方法的具體實施時，所述的回填土層的厚度依據(jù)設(shè)計標(biāo)高確定，優(yōu)選 所述的回填土層的厚度約為1. 5m。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，所述的鋪設(shè)的砂夾碎石墊層的含泥量應(yīng)小于3%，且 不含如植物殘體、垃圾的雜質(zhì)；經(jīng)碾壓密實后，密實度不小于0. 94，其中碎石的最大粒徑為 20mm。在具體實施時，碎石占全重比例及壓實系數(shù)按承載力要求現(xiàn)場試驗確定即可。在本發(fā)明的強(qiáng)夯置換綜合法中，所述的點式置換強(qiáng)夯墩體的夯墩位布置可為梅花 形均布和滿夯兩種布置，墩距為1. 5 2. 0倍錘底直徑。在具體實施時，優(yōu)選所述的強(qiáng)夯場地分別按以下兩種布置形式強(qiáng)夯(1)主夯和間夯呈正方形布置，邊長3. 2m ；滿夯錘印相切；(2)主夯和間夯呈梅花形布置，邊長4. Om ；滿夯錘印相切。更優(yōu)選，所述的點式強(qiáng)夯置換滿足單點擊數(shù)為主夯不少于9擊，間夯不少于6擊， 且最后3擊，每擊夯坑沉量小于等于5cm ；滿夯3擊；夯擊遍數(shù)為4遍，其中第1、2遍為跳行 夯擊全部夯點，第3遍為間夯，即在每個主夯點斜向?qū)茄a(bǔ)一夯點，第4遍為滿夯，強(qiáng)夯置換處理深度小于等于5m。在本發(fā)明的強(qiáng)夯置換法具體實施過程中，應(yīng)注意測定如下數(shù)據(jù)，以確保施工質(zhì) 量(1)強(qiáng)夯前的場地標(biāo)高，各遍夯后整平標(biāo)高；(2)各遍夯點最后三擊的夯沉量，計算出夯坑的總下沉深度，各遍在整個夯區(qū)內(nèi)均 勻的選一定數(shù)量的點測每一擊的下沉量，作為與強(qiáng)夯比較和檢測參考、滿夯只在開始時，以 貫入度控制，得出錘擊數(shù)，以后以此數(shù)為準(zhǔn)施打，不再作測量；(3)強(qiáng)夯中若發(fā)現(xiàn)地面變化較大時，需作隆降觀測；(4)強(qiáng)夯形成的夯坑直徑，主要在強(qiáng)夯時測定，作為計算土體壓縮及填料量的參 考；(5)記錄各夯坑的填料數(shù)量；(6)做好原位測試、土工試驗、靜力觸探試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗等檢測工作，現(xiàn)場做載 荷試驗、旁壓試驗、波速法試驗等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1、通過對建、構(gòu)筑物地基進(jìn)行強(qiáng)夯置換綜合法處理后，最終形成塊(碎)石墩，塊 (碎)石墩與周圍混有砂石及土的夯間土形成復(fù)合地基，既提高了地基強(qiáng)度，又改善了排水 條件，有利于軟土的固結(jié)。2、經(jīng)本發(fā)明的方法處理的變電所地基的承載力完全可以滿足全所建、構(gòu)筑物的上 部結(jié)構(gòu)要求，對于變電所后期的擴(kuò)建以及設(shè)備的選型及安裝也帶來了很大的方便。


圖1是本發(fā)明夯墩位正方形夯點布置圖；圖2是本發(fā)明夯墩位梅花形夯點布置圖；圖3是本發(fā)明夯墩位滿夯夯點布置圖；圖4是經(jīng)本發(fā)明方法處理后基礎(chǔ)地面場地剖面圖。1-建構(gòu)筑物基礎(chǔ)；2—場地回填土層；3-砂夾碎石墊層；4一墩間土 ；5—墩體
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的強(qiáng)夯置換綜合法作進(jìn)一步詳細(xì)描述。一、本實施例變電所的所址自然條件及地質(zhì)條件本實施例所址地貌類型屬沖積海積平原，場地原為海涂養(yǎng)殖場。場地地形較平坦。 所址附近河流縱橫，所區(qū)基本積水，地表水系發(fā)育。所址淺部地基土主要為第四系沖積海積 相沉積物組成，現(xiàn)將勘探深度范圍內(nèi)土層性狀自上而下分述如下(0)層素填土 灰黃色，很濕，結(jié)構(gòu)松散，主要由淤泥質(zhì)土、粘性土組成。該層主要 分布于所區(qū)塘提部位，層厚0. 70 1. 50m。(1)層淤泥灰色，飽和，流塑，干強(qiáng)度高，含少量有機(jī)質(zhì)及云母片，局部該層底部 夾有粉土層，系新近沉積，性質(zhì)差。該層在所區(qū)均有分布，層厚2. 70 4. IOm,層頂標(biāo)高 0. 33 2. OOm, 一般在1. 30m左右；地基承載力特征值fak = 50kPa。
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(2-1)層粉土夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 灰黃、灰色，很濕，稍密為主，干強(qiáng)度中等偏低， 韌性中等偏低，夾有淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層(灰色，飽和，流塑)，該層局部為中密狀粉土。該層 在所區(qū)均有分布，層厚11. 50 13. 10m，層頂標(biāo)高-2. 97 -0. 79m ；地基承載力特征值fak =IOOkPa0(2-2)層粉土 灰、灰黃色，濕 稍濕，中密為主，干強(qiáng)度低，韌性低，含少量粉沙。 該層在所區(qū)均有分布，層厚4. 60 6. 50m,層頂標(biāo)高-14. 57 -13. 29m ；地基承載力特征值 fak = 170kPa。(3)層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 灰色，飽和，流塑，干強(qiáng)度中等偏高，含少量粉粒及有機(jī) 質(zhì)。該層在所區(qū)均有分布，層厚8. 30 12. 50m，層頂標(biāo)高-20. 57 -18. 80m ；地基承載力 特征值 fak = 80kPa。(4-1)層粉土 灰、灰黃色，濕 稍濕，中密為主，干強(qiáng)度低，韌性低，含少量粉沙。 層厚1. 20 3. 40m，層頂標(biāo)高-28. 71 -28. 07m ；地基承載力特征值fak = 150kPa。(4-2)層粉質(zhì)粘土 灰、灰黃色，濕，可塑為主，干強(qiáng)度中等，韌性中等，含少量粉 粒。該層在所區(qū)均有分布，層厚0. 90 2. 80m，層頂標(biāo)高-31. 69 -29. 89m ；地基承載力特 征值 fak = 120kPa。(4-3)層粉質(zhì)粘土灰黃色，濕 稍濕，可塑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，含少 量粉粒，局部為粉土、粉沙。該層在所區(qū)均有分布，一般層厚1.70 3. 40m，層頂標(biāo) 高-33. 59 -31. 87m局部該層厚度大于7. IOm ；地基承載力特征值fak = 150kPa。(5)層粉土 灰黃色，濕 稍濕，中密 密實，干強(qiáng)度低，韌性低，局部為粉沙。場地地下水對混凝土無腐蝕性；在干濕交替條件下，地下水對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中 的鋼筋有中等腐蝕性；地下水對鋼結(jié)構(gòu)有中等腐蝕性。二、本實施例主要技術(shù)數(shù)據(jù)基本風(fēng)壓值0. 70kN/m2 ；基本雪壓值0. 45kN/m2根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》(GB18306-2001)及《中國地震動反應(yīng)譜 特征周期區(qū)劃圖》(GB18306-2001)，所址未來50年超越概率10 %的地震動峰值加速度為 0. 05g (g為重力加速度)，相應(yīng)的抗震設(shè)防烈度為6度。所區(qū)土類型為軟弱土，建筑場地類 別為IV類，屬于抗震不利地段。三、本實施例變電所區(qū)總平面布置總平面布置參照國家電網(wǎng)公司220kV變電站典型設(shè)計A-5方案和“兩型一化”，根 據(jù)出線規(guī)模相應(yīng)調(diào)整。由于場地較平整，在滿足防洪、防澇前提下并考慮到變電所周圍的規(guī)劃要求，整個 場地的地面采用平坡式布置。場地自然標(biāo)高為1. 05 2. 93m左右(1985國家高程基準(zhǔn)，下 同)。所址附近頻率為高潮位4. 00m，一線海塘設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇；頻率為內(nèi)澇 洪水位3. 49m。四、使用本發(fā)明的強(qiáng)夯置換綜合法處理變電所的軟土地基的具體步驟(1)在強(qiáng)夯施工之前，挖除表層蘆葦耕植、雜填土，平整場地；(2)回填結(jié)構(gòu)密實、級配良好、抗剪強(qiáng)度高的含生石灰，石料、山皮土、或塘渣等散 體顆粒的混合土料，其中生石灰與散體顆粒的體積比選用1 3，墩頂設(shè)計標(biāo)高附近摻加石 膏和水泥，石膏和水泥的用量為1 1，兩者的總摻加量為生石灰體積用量的5%左右；回填
6土層的厚度為1. 5m，土料中有機(jī)質(zhì)體積含量不得超過5%，不含有膨脹土?；旌贤亮系念w粒 粒徑在200 500mm間，粒徑大于300mm的顆粒的重量含量為混合土料全重的8%，含粉量 為混合土料總重的6%。(3)進(jìn)行點式置換完成強(qiáng)夯柱體；設(shè)計參數(shù)如下(a)確定主夯、滿夯的夯擊能。主夯和間夯2400kN.m (錘重160kN，直徑2. lm，落距15m)；滿夯1200kN*m (錘重 160kN,直徑 2. Im,落距 7. 5m)。(b)錘底靜接地壓力值可取100 250kPa，錘重宜取150 200kN，錘底面應(yīng)對稱 設(shè)置若干與頂面貫通的排氣孔孔徑可取250 300mm。(c)由圖1-3可見夯墩位采用梅花形均布和滿夯兩種布置，墩距可取1. 5 2. 0 倍錘底直徑。具體強(qiáng)夯參數(shù)如下A、單點擊數(shù)主夯不少于9擊，間夯不少于6擊，要求最后3擊，每擊夯坑沉量小于 等于5cm;滿夯3擊。B、強(qiáng)夯場地可以分別按以下兩種布置形式強(qiáng)夯主夯和間夯正方形布置，邊長 3. 2m ；滿夯錘印相切；主夯和間夯梅花形布置，邊長4. Om ；滿夯錘印相切。C、夯擊遍數(shù)4遍，其中1、2遍為跳行夯擊全部夯點，第3遍為間夯，即在每個主夯 點斜向?qū)茄a(bǔ)一夯點，第4遍為滿夯。D、強(qiáng)夯置換處理深度彡5m。(4)鋪設(shè)500mm厚砂夾碎石墊層，并經(jīng)碾壓密實，密實度不小于0.94。砂夾碎石墊 層不得含植物殘體、垃圾等雜質(zhì)，含泥量約為2%。碎石最大粒徑20mm。由圖4可見，通過本發(fā)明的方法對變電所的全所地基進(jìn)行強(qiáng)夯置換綜合法處理 后，最終形成塊(碎)石墩，塊(碎)石墩與周圍混有砂石及土的夯間土形成復(fù)合地基，其 中包括建構(gòu)筑基礎(chǔ)層1、場地回填土層2、500mm厚級配碎石墊層3、墩間土 4、墩體5。經(jīng)本 發(fā)明的強(qiáng)夯置換綜合法處理的地基，既提高了地基強(qiáng)度，又改善了排水條件，有利于軟土的 固結(jié)。經(jīng)檢測地基承載力特征值可以達(dá)到120KPa，這樣就完全可以滿足全變電所的上部結(jié) 構(gòu)要求。
權(quán)利要求
一種用于軟土地基施工的強(qiáng)夯置換綜合法，其包括以下步驟(1)場地平整按設(shè)計標(biāo)高，挖除表層耕植、雜填土；(2)回填土層回填包括生石灰和散體顆粒的混合土料，所述的散體顆粒選自石料、山皮土、和塘渣中的至少一種；(3)點式置換完成強(qiáng)夯墩體；(4)鋪設(shè)砂夾碎石墊層，并碾壓密實。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)夯置換綜合法，其特征在于所述的混合土料中生石灰與 散體顆粒的體積比為1 2-1 3;所述的混合土料中有機(jī)質(zhì)的體積含量小于5%，且不含 膨脹土。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的強(qiáng)夯置換綜合法，其特征在于所述的回填土層中距墩頂設(shè) 計標(biāo)高附近的混合土料中摻加石膏和水泥，摻加量為生石灰用量的3% 10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)夯置換綜合法，其特征在于所述的混合土料中重量含量 大于90%的顆粒的粒徑在200 500mm之間，其中粒徑大于300mm的顆粒的重量含量小于 混合土料總重的10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的強(qiáng)夯置換綜合法，其特征在于所述的回填土層的厚 度為1. 5m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)夯置換綜合法，其特征在于所述的砂夾碎石墊層的含泥 量小于3%，且不含植物殘體、垃圾的雜質(zhì)；經(jīng)碾壓密實后，密實度不小于0. 94，其中碎石的 最大粒徑為20mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的強(qiáng)夯置換綜合法，其特征在于所述的點式置換強(qiáng)夯墩體的 夯墩位布置為梅花形均布和滿夯兩種布置，墩距為1. 5 2. 0倍錘底直徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的強(qiáng)夯置換綜合法，其特征在于所述的強(qiáng)夯分別按以下兩種 布置形式強(qiáng)夯(1)主夯和間夯呈正方形布置，邊長3.2m ；滿夯錘印相切；(2)主夯和間夯呈梅花形布置，邊長4.Om ；滿夯錘印相切。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、7或8中任一項所述的強(qiáng)夯置換綜合法，其特征在于所述的點式 強(qiáng)夯置換滿足單點擊數(shù)為主夯不少于9擊，間夯不少于6擊，且最后3擊，每擊夯坑沉量 小于等于5cm ’滿夯3擊；夯擊遍數(shù)為4遍，其中第1、2遍為跳行夯擊全部夯點，第3遍為間 夯，在每個主夯點斜向?qū)茄a(bǔ)一夯點，第4遍為滿夯，強(qiáng)夯置換處理深度小于等于5m。
全文摘要
本發(fā)明涉及建筑地基處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于軟土地基的強(qiáng)夯置換綜合法。本發(fā)明的強(qiáng)夯置換綜合法包括在強(qiáng)夯置換前對基礎(chǔ)地面進(jìn)行預(yù)處理，然后回填結(jié)構(gòu)密實的含散體顆粒和生石灰的混合土料，在點式置換完成強(qiáng)夯墩體后，鋪設(shè)砂夾碎石墊層，并經(jīng)碾壓密實。通過使用本發(fā)明的方法對變電所建、構(gòu)筑物地基進(jìn)行處理后，最終形成塊(碎)石墩，塊(碎)石墩與周圍混有砂石及土的夯間土形成復(fù)合地基。經(jīng)本發(fā)明的強(qiáng)夯置換綜合法處理的地基，既提高了地基強(qiáng)度，又改善了排水條件，有利于軟土的固結(jié)。
文檔編號E02D3/046GK101967819SQ200910055438
公開日2011年2月9日 申請日期2009年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者李運(yùn)明 申請人:上海艾能電力工程有限公司