王述祥
(內(nèi)江電力勘察設(shè)計(jì)院,四川 內(nèi)江 641000)
某變電站擬建地質(zhì)所在的區(qū)域,其原始地貌為3級(jí)階地壟崗坡腳地形,總體比較平坦,起伏不大。在區(qū)域的北部是一篇魚塘,而且地勢(shì)相對(duì)比較平坦一些,現(xiàn)場(chǎng)地南部區(qū)域的中間位置略高一些,邊緣地區(qū)為低洼水田。該區(qū)域基巖分布以三迭系下中統(tǒng)灰?guī)r為主,巖層傾向北西方向,沒有斷層。從含水層特征、地下水埋藏情況來看,該區(qū)域地下水可包括兩種,即上部上層滯水與下部巖溶裂隙水。上層滯水主要蘊(yùn)含在填土層之中,由大氣降水、地表水滲流補(bǔ)給之,通過蒸發(fā)、向低處逐漸滲透等方式進(jìn)行排泄。該區(qū)域的地下水分布缺乏連續(xù)性,也沒有較為一致的自由水位、水量非常小。通過勘察測(cè)試可知,上層滯水水位在地面下大約0.5至3米范圍內(nèi),因此對(duì)基槽開挖可能會(huì)產(chǎn)生一定的影響;在基礎(chǔ)施工過程中,應(yīng)當(dāng)充分考慮排水與支護(hù)施工作業(yè),因該地層水量不大,所以比較容易采取明排疏干的方式進(jìn)行作業(yè);對(duì)于下部的巖溶裂隙水而言,其主要蘊(yùn)含在灰?guī)r之中,而且水量非常的大。據(jù)測(cè)量,巖層地下初見水位大約在7至14米范圍之內(nèi),靜止水位埋深大約在1.6至2.1米范圍之內(nèi),由此可見,巖溶裂隙水承壓性相對(duì)穩(wěn)定。
表1
表2
對(duì)于上述變電站進(jìn)行初步設(shè)計(jì)時(shí),通過勘測(cè)發(fā)現(xiàn)其站址處于三迭系灰?guī)r區(qū)域,因此可能會(huì)出現(xiàn)巖溶塌陷現(xiàn)象。在利用地震影像、高密度電法對(duì)其進(jìn)行深入物探勘察發(fā)現(xiàn),場(chǎng)地上的基巖雖然有一定的起伏性,但卻沒有發(fā)現(xiàn)明顯的巖溶洞穴,地基巖土層指標(biāo)如以下兩個(gè)圖表所示。
在對(duì)其可行性研究過程中,通過對(duì)很多個(gè)變電站站址綜合分析得出以下結(jié)論,即該變電站選址具有唯一性。為查清楚基巖表面所覆蓋的土層性質(zhì)、巖溶洞穴以及土洞實(shí)際位置、規(guī)模和埋深等信息,需要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整鉆探方案,尤其是綜合配電樓位置應(yīng)嚴(yán)格按照一柱一孔進(jìn)行鉆探勘察。
綜合配電樓的南、北和西側(cè)位置,溶洞發(fā)育比較完全。此次勘察過程中,在綜合配電樓區(qū)域共布置了58個(gè)機(jī)鉆孔,其中22個(gè)發(fā)現(xiàn)存在溶洞分布。站址位置地質(zhì)巖溶情況如下:第一,表面溶溝溶槽分布在綜合配電樓及其構(gòu)架區(qū)域位置,而且基巖面的起伏性非常的大,巖芯相對(duì)比較破碎,存在著少量的半圓形巖芯橫截面,巖芯的表面有一些較為明顯的溶蝕性凹槽,配電樓北側(cè)有一條發(fā)育較好、深度超過十米的溶槽;第二,淺層溶洞穴埋深在20米范圍之內(nèi),分布在配電樓的西側(cè)和西南側(cè)位置,而且西側(cè)溶洞中還充填著碎石粘性土,裂隙被方解石脈充填著,其巖芯非常的完整;第三,深層溶洞穴埋深超過20米,主要分布在配電樓的西南側(cè)位置,在26至37米位置發(fā)育成較大的溶洞,洞內(nèi)幾乎沒有充填物,底板6米之內(nèi)的巖芯非常的破碎。
通過以上勘察研究,該變電站的綜合配電樓應(yīng)當(dāng)以三層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為宜,而且單根柱腳的軸力在3000千牛左右,利用鋼筋混凝土筏板作為基礎(chǔ),筏板厚度40厘米,沿著橫、縱軸線對(duì)肋梁進(jìn)行布置,基礎(chǔ)持力層2.3層為粉質(zhì)粘土結(jié)構(gòu),第五層為軟土,利用高壓噴射注漿法加固地基??辈煸O(shè)計(jì)要求,處理后第五層承載能力應(yīng)當(dāng)在150千帕以上,而且壓縮模量要超過7MPa。對(duì)于主變壓器而言,其采用的是鋼筋混凝土筏板作為基礎(chǔ),每臺(tái)變壓器的重點(diǎn)大約在2400千牛;經(jīng)計(jì)算設(shè)計(jì),地基的承載能力應(yīng)當(dāng)滿足要求,而且筏板基礎(chǔ)沉降量不超過20毫米,最大值傾斜值為0.00058毫米,單獨(dú)的基礎(chǔ)沉降量最大不超過12. 8毫米。
實(shí)踐中可以看到,巖溶主要是由石灰?guī)r或者泥灰?guī)r經(jīng)長(zhǎng)期受水溶蝕、及機(jī)械作用產(chǎn)生的,因巖溶地質(zhì)作用,最常見的不良地質(zhì)現(xiàn)象是溶洞、塌陷、土洞以及溶溝等。容顏地基處理方法主要表現(xiàn)為以下幾種:
第一,溶洞處理。對(duì)于單層溶洞而言,其處理過程中應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)資料進(jìn)行處理,地基為單層溶洞,其頂板難以滿足荷載承載要求,需要對(duì)溶洞加固處理。對(duì)于重疊溶洞而言,在相對(duì)比較復(fù)雜的巖溶區(qū),為滿足經(jīng)濟(jì)性、安全性以及穩(wěn)定性和可靠性之要求,應(yīng)當(dāng)進(jìn)行如下操作:因建筑荷載非常的大,支承點(diǎn)也在重疊溶洞之上,所以應(yīng)當(dāng)與設(shè)計(jì)部門進(jìn)行共同協(xié)商,對(duì)平面布置進(jìn)行調(diào)整,對(duì)柱間距離進(jìn)行重新設(shè)定,以便于避開重疊溶洞。結(jié)構(gòu)上應(yīng)當(dāng)跨越溶洞,需注意重疊溶洞兩端巖石的牢固性。當(dāng)溶洞中存在著松軟的土層和碎石塊等填充物時(shí), 由于其非常的松軟、松散、下沉量大以及穩(wěn)定性差,因此必須采取有效的處理措施,方能作為變電站建筑地基。如果巖面溶蝕高差超過1米,或者巖溶洞平面尺寸超過1米,而且可溶巖層實(shí)際埋深超過8米??筛鶕?jù)變電站實(shí)際需要做支承樁,同時(shí)挖孔樁在基巖與樁身連接的側(cè)面上要加打適量的嵌釘;若存在流塑狀粘性土體,而且采用護(hù)壁仍仍難保持?jǐn)嗝娉叽鐫M足要求,則應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加大樁身的尺寸; 鉆孔樁進(jìn)入到基巖以后,其深度應(yīng)當(dāng)超過樁徑的五倍;如果實(shí)際值比該要求小,則應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際地質(zhì)資料實(shí)施驗(yàn)算和加深操作。
第二,土洞處理。在變電站巖溶區(qū)域,土洞對(duì)變電站所產(chǎn)生的影響要大于溶洞的影響程度,究其原因,主要是因?yàn)橥炼粗械穆癫乇容^淺,而且分布也比較密實(shí)、發(fā)育較快,加之頂板強(qiáng)度非常的低,因此其危害性也非常的大。針對(duì)這一問題,可采取以下策略予以防范:
填墊法:該方法又可以分成充填、換填以及挖填和墊褥等幾類具體的方法。其中,充填法主要適合于裸露巖溶土洞附加荷載相對(duì)較小的情況。在其最底部位置,塊石和片石作為填料,其中部位置用的是碎石,而且上層用土、或者混凝土對(duì)其進(jìn)行填塞,這樣可以確保地下水的流通性,從而形成反濾層。對(duì)于已經(jīng)被充填好了的巖溶土洞而言,如果充填物自身的力學(xué)性質(zhì)較差,則可采用換填法對(duì)其進(jìn)行處理。首先要將洞中的所有充填物全部清除,用塊石、砂、片石和混凝土等施工材料,對(duì)其進(jìn)行換填操作。對(duì)于淺埋巖溶土洞而言,應(yīng)當(dāng)將其挖開,若洞中存在著塌陷松軟土層,則將其徹底的挖除干凈,再用塊石、砂和片石等, 填入其中,然后在其上面覆蓋上適量的粘性土,夯實(shí)之,此作業(yè)方式稱為挖填法。 該方法主要適用于那些輕型的建筑結(jié)構(gòu),而且要對(duì)地下水的具體情況進(jìn)行估計(jì)。 實(shí)踐中,為有效提高堵體整體性及其強(qiáng)度,塊石與片石等材料填入過程中,應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)刈⑷胍恍┧酀{液;而對(duì)其基礎(chǔ)下、較近溶洞和土洞內(nèi),不僅要將洞中的軟土除盡,而且還要將鋼筋、廢鋼等打入到洞體裂隙位置,然后以混凝土填之。
加固法:所謂加固法,實(shí)際上有可以分為灌漿、頂柱、擠密、強(qiáng)夯以及漿砌等多種方法。對(duì)于埋深相對(duì)較大的一些巖溶土洞而言,建議選型密鉆灌漿法對(duì)其進(jìn)行加固。實(shí)踐中,應(yīng)當(dāng)根據(jù)巖溶洞隙自身的含水程度、處理目的等,對(duì)施工材料進(jìn)行選擇和確定。在填塞過程中,應(yīng)當(dāng)利用砂石、粘土以及混凝土和水泥砂漿等材料進(jìn)行施工作業(yè);防滲過程中,可利用水泥漿、瀝青等材料做成帷幕,其灌漿順序自外而內(nèi),先對(duì)地下水進(jìn)行上游處理然后在對(duì)下游進(jìn)行處理;充填加固過程中,可利用快干材料、或者砂石等材料,將洞隙填塞,初時(shí)壓力要小一些,這樣可以避免漿料流出。巖溶塌陷灌漿操作過程中,應(yīng)當(dāng)充分考慮灌漿塌陷處理過程中的頂部預(yù)留空間,一般以10至20厘米為宜。
第三,塌陷處理。當(dāng)變電站巖溶地基出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象時(shí),可采取如下治理方法。換填法:先將塌陷位置的松土徹底的清除掉,以塊石、砂石以及碎石等填之,并做成反濾層;在其上面覆上粘土并夯實(shí)之。跨越法:主要應(yīng)用在塌陷坑、土澗較深處,開挖回填過程中若存在著困難,則可采用該種處理方法。通常情況下,它是以梁板跨越為基礎(chǔ),兩端支承在巖石和土體之上。強(qiáng)夯法:該方法是利用10至20噸重的夯錘,做自由落體運(yùn)動(dòng),從而產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊力,以此將土體夯實(shí)。灌注法:該方法是將灌注材料經(jīng)鉆孔注漿,強(qiáng)化土層強(qiáng)度,對(duì)巖溶洞隙進(jìn)行填充,并且將地下水流的通道隔斷。在此過程中,所應(yīng)用的主要灌注材料有水泥 、 砂石、礦渣以及水玻璃等,其灌漿方式以低壓間歇定量式為宜。
本文所研究的變電站地基處理工程,在勘察中采用了鉆探方式,前期設(shè)計(jì)時(shí)以了解該區(qū)域地基覆蓋層、巖溶發(fā)育狀況為重。變電站選址過程中,應(yīng)當(dāng)盡可能地避開巖溶發(fā)育區(qū),若確實(shí)沒法避開,則應(yīng)當(dāng)根據(jù)變電站內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)的位置、場(chǎng)地內(nèi)的巖溶發(fā)育狀況,采用合理的方法對(duì)地基進(jìn)行處理,以確保變電站能夠安全可靠地運(yùn)行。
[1]王平.變電站巖溶地基處理技術(shù)研究[J].山西建筑,2011(14).
[2]陳潔 孫景海. 我國(guó)巖溶塌陷預(yù)測(cè)研究現(xiàn)狀[J].中國(guó)水運(yùn),2009(09).