柯 洪 楊逢春 趙春宏

(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)云南省電力設(shè)計(jì)院，云南 昆明 650051)

220 kV聽湖變電站膨脹土工程勘察與地基處理措施

柯 洪 楊逢春 趙春宏

(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)云南省電力設(shè)計(jì)院，云南 昆明 650051)

對(duì)聽湖變電站建設(shè)工程所處場(chǎng)地的地層結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了分析，根據(jù)該場(chǎng)地地基土的脹縮特性及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，采取了相應(yīng)的勘察方法和地基處理措施，以消除膨脹性對(duì)建筑物的不利影響。

膨脹土，脹縮等級(jí)，勘察方法，地基處理

1 概況

1.1 工程概況

聽湖變電站建設(shè)規(guī)模長(zhǎng)200 m，寬150 m，為220 kV戶外配電裝置，4回220 kV出線。站址位于硯山縣城東北部的聽湖附近，距硯山縣城約5 km，北西側(cè)靠近硯山至廣南公路。工程建設(shè)時(shí)間為2006年12月，竣工于2007年12月。

1.2 地層結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、鉆孔揭露情況，在勘測(cè)深度范圍內(nèi)，場(chǎng)地覆蓋層由①人工填土、②-1沖洪積型粘土、②-2粘土、②-3粘土、②-4粉質(zhì)粘土及③-1坡殘積型粘土組成；基巖由下第三系硯山組④-1粘土巖、④-2粘土巖組成?；鶐r為單斜構(gòu)造。現(xiàn)從上至下由新至老描述為：

①素填土：棕紅、紫紅、棕黃等色，濕，硬～可塑狀態(tài)，成分為粘性土，局部混較多灰?guī)r碎石，結(jié)構(gòu)較松散，孔隙比較大，為平整場(chǎng)地時(shí)回填，揭露厚度為0.4 m～3.80 m。

②-1粘土：棕黃、棕紅色為主，局部為灰褐色，夾淺灰或灰白色斑點(diǎn)或條紋，均勻性較差，夾薄層粉質(zhì)粘土或粉質(zhì)粘土團(tuán)塊，濕，可塑狀態(tài)(接近硬塑狀態(tài))，韌性中等，切面較光滑，呈層狀分布于場(chǎng)地表面或①素填土之下，厚度變化較大，其范圍在0.60 m～3.15 m之間。

②-2粘土:棕黃、棕紅色為主，夾淺灰、灰白色斑點(diǎn)或條紋，局部地段則以淺灰、灰白色為主，濕，硬塑狀態(tài)，土質(zhì)細(xì)膩，韌性中等，切面光滑，局部為粉質(zhì)粘土。呈層狀分布于②-1粘土之下，厚度變化較大，其范圍在1.00 m～4.40 m之間。

②-3粘土:淺灰、蘭灰、深灰等色，很濕，可塑狀態(tài)(接近軟塑狀態(tài))，混少量未完全炭化的植物碎屑，偶見石英砂巖角礫、碎石，韌性較差，切面光滑，僅見于鉆孔sk15,sk16及sk21中，揭露厚度分別為1.05 m,1.05 m,1.00 m，呈透鏡體狀分布。

②-4粉質(zhì)粘土：淺灰色，很濕，可塑狀態(tài)，土質(zhì)極不均勻，夾薄層粉、細(xì)砂，混少量石英砂巖角礫、切面較粗糙，韌性較差。僅見于鉆孔sk16中，揭露厚度為0.80 m，呈透鏡體狀分布。

③-1粘土：紫紅色為主，局部為棕紅色，濕，硬塑狀態(tài)。局部為粉質(zhì)粘土，切面較光滑，韌性中等。厚度變化不大，為0.50 m～2.60 m，呈層狀分布于④-1粘土巖之上。

④-1粘土巖：紫紅色，層狀構(gòu)造，單層為中厚～厚層狀，局部夾薄層頁(yè)巖，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖石極破碎，部分裂隙面上有黑色鐵錳氧化物染色，原巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造大部分已被破壞，強(qiáng)風(fēng)化，巖芯多呈堅(jiān)硬土狀，部分呈角礫、碎石狀，部分碎石狀巖芯用手不易折斷。

④-2粘土巖：紫紅色，層狀構(gòu)造，單層為中厚～厚層狀，局部夾薄層頁(yè)巖，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，巖石較破碎，中等風(fēng)化，巖芯多呈碎塊、碎石狀，部分呈土狀。大部分碎塊、碎石狀巖芯錘擊易碎，用手不易折斷。該層用鎬挖掘困難。

1.3 地下水條件

在進(jìn)行所址場(chǎng)地的現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)期間，恰逢旱季，在勘測(cè)深度范圍內(nèi)地下水埋藏較淺，地下水由第四系松散堆積物中的孔隙水及粘土巖中的裂隙水組成，由大氣降水補(bǔ)給。

2 自由膨脹率試驗(yàn)

勘測(cè)過程中，從②-1粘土、②-2粘土、②-3粘土、②-4粉質(zhì)粘土、③-1粘土、④-1粘土巖及④-2粘土巖中共采集38組土樣進(jìn)行自由膨脹率試驗(yàn)，取樣位置及試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 自由膨脹率試驗(yàn)成果表

從表1中可以看出，自由膨脹率大于40%的土樣有13組(其中②-1粘土層3組；②-2粘土層8組；③-1粘土層2組)；自由膨脹率大于65%的土樣有1組(②-1粘土層)；根據(jù)GBJ 112—87膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范中的有關(guān)條款判定，有12組土樣所代表的土層具有弱膨脹潛勢(shì)；有1組土樣所代表的土層具有中等膨脹潛勢(shì)[1]。

3 膨脹土脹縮等級(jí)

3.1 地基脹縮變形計(jì)算深度

根據(jù)《云南省膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)定》(試行)，文山地區(qū)的大氣影響深度為4.00 m，急劇深度為2.00 m。因此，地基脹縮變形計(jì)算的深度為4.00 m。

3.2 土的室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)

為了明確地基土的脹縮特性，采取10組土樣進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 收縮系數(shù)試驗(yàn)成果表

從室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)可以看出，在各級(jí)壓力下土的膨脹率為負(fù)值，這說明地基土在50 kPa以上的壓力下為收縮變形，基礎(chǔ)底面的附加應(yīng)力為120 kPa，所以地基的變形量為收縮變形。計(jì)算公式如下：

Ss=ψs∑λsiΔωihi。

取基礎(chǔ)埋深為1.00m，將基礎(chǔ)埋置深度至計(jì)算深度范圍內(nèi)的土按0.2倍基礎(chǔ)寬度分成8層，在地表以下1.00m附近的土樣共有6組，含水量及塑限見表3。

表3 土樣含水量和塑限值

取地表以下1.00m處的天然含水量ωL=0.340，塑限ωp=0.316。則:

ΔωL=ωL-ψwωp=0.340-0.70×0.316=0.118 2(膨脹土濕度系數(shù)ψw=0.70)。

按規(guī)范公式Δωi=ωL-(zi-1)/(zn-1)×(ΔωL-0.01)分別計(jì)算出各分層土的含水量變化值，并計(jì)算∑λsiΔωihi，計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 收縮變形量計(jì)算表

所以地基收縮變形總量為s=ψsi=0.8×76.8=61.44 mm(三層及三層以下的建筑取ψ=0.80),地基的膨脹等級(jí)為Ⅱ級(jí)[2]。

4 地基處理措施

硯山的大氣影響深度為4.00 m，急劇層深度為2.00 m。根據(jù)對(duì)膨脹土地基的脹縮等級(jí)計(jì)算，當(dāng)基礎(chǔ)埋置深度為1.00 m時(shí)，地基的脹縮等級(jí)為Ⅱ級(jí)；當(dāng)基礎(chǔ)埋置深度為2.00 m時(shí)，地基的脹縮等級(jí)為Ⅰ級(jí)；對(duì)于基礎(chǔ)埋置深度大于2.00 m的建(構(gòu))筑物，可不考慮膨脹性的影響；而對(duì)于基礎(chǔ)埋置深度小于2.00 m的建(構(gòu))筑物，可采取一定的工程處理措施以消除膨脹性對(duì)建(構(gòu))筑物的不利影響，如適當(dāng)增加基礎(chǔ)埋深，或在基礎(chǔ)底面鋪設(shè)砂、碎石墊層。墊層厚度不應(yīng)小于300 mm，墊層寬度不應(yīng)小于基底寬度，兩側(cè)宜采用與墊層相同的材料回填，并做好防水處理[3]。

5 結(jié)語

本文主要介紹了特殊巖土膨脹土場(chǎng)地的勘察方法和地基處理方法，主要采用自由膨脹率試驗(yàn)判斷土層膨脹潛勢(shì)以及脹縮變形量判斷膨脹等級(jí)；同時(shí)采用增加基礎(chǔ)埋深，或在基礎(chǔ)底面鋪設(shè)砂、碎石墊層等處理方法，既簡(jiǎn)單、節(jié)約，又有效，為工程投資節(jié)約較大成本，為類似工程提供可靠經(jīng)驗(yàn)。

[1] 常士驃，張?zhí)K民.工程地質(zhì)手冊(cè)[M].第4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[2] GBJ 112—87，膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 龔曉南.地基處理手冊(cè)[M].第3版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008.

220 kV engineering investigation of expansion soil and foundation treatment measures of Tinghu substation

Ke Hong Yang Fengchun Zhao Chunhong

(ChinaEnergyEngineeringGroupYunnanElectricPowerDesignInstitute,Kunming650051,China)

The paper analyzes some stratum structural features of the site construction project at Tinghu substation, and adopts respective surveying methods and foundation treatment measures according to the expansion and shrinkage features and site investigation of the foundation soil at the site, so as to eliminate the unfavorable influence of the expansion on buildings.

expansion soil, expansion and shrinkage level, survey method, foundation treatment

1009-6825(2015)02-0067-03

2014-11-04

柯 洪(1984- )，男，碩士，工程師； 楊逢春(1963- )，男，高級(jí)工程師； 趙春宏(1964- )，男，碩士，教授級(jí)高級(jí)工程師

TU412

A