变电站工程软土地基处理方法探究
【摘 要】 所谓软土是指基于静水或缓流环境近代沉积的细粒土，其特点表现在较大的孔隙率、较高的含水率，并且透水性与强度相对较差等方面，并且埋藏相对较深。由于软土地基强度差，压缩固结与剪切变形过程中可能出现较大的沉降，会对建筑物的性能产生直接影响，因此要采取相应的方法对软土地基进行加固处理。本文就以某工程实例针对电站工程软土地基的方法行研究。
【关键词】 变电站工程 软土地基 排水固结法
1 软土的工程性质
在软土的物质组成中，淤泥中含有较高的粘粒，其不仅比表面积大，而且土体孔隙溶液中含有较高浓度的离子，因此这类地基中天然含水量、液塑限均相对较高。淤泥本身的渗透系统、压缩系数对软土地基加固处理的效果起着决定性作用，而土体孔隙又是影响土体压缩性与渗透性的决定性因素。土体孔隙可以分为孤立孔隙、粒间孔隙以及粒内孔隙等三种，其中孤立孔隙直径在土体中呈不连续分布状态，但直径较大，其不会对淤泥的渗透性产生太大影响，但是会对土的固结产生影响；粒间孔隙分布广、数量多，且具有较好的连续性，决定着淤泥的渗透性与固结性；粒内孔隙对土体的渗透性与固结性影响较小。软土的水不断运动，受重力作用的影响，土中孔隙水会渗透流动，孔隙中的水在受到附加应力作用时，会由于压缩固结作用被挤出，因此将软土中的水排出，降低软土水含量可以有效提高软土的强度。
2 变电站工程软土地基处理方法实例分析
2.1 工程概况
某变电站站址原为河滩淤泥地，修建变电站工程时对原河道走向进行改造，封镇东、北两段河涌，对西侧的滩涂地进行清淤处理，修建河堤，河涌水就顺势由变电站南面流向站址西面。工程竣工后经过一段时期的应用，站内外地基出现沉降现象：首先户外电所设备场地、各分段间隔小道、碎石地坪以及电缆沟均出现沉降现象；其次站区西南角转角围墙伸缩缝处两侧墙体现出约50mm的位移，经现场观测可知造成该问题的主要原因是由于西侧围墙外移，且西侧围墙下站内地坪与围墙基础交接部位也出现了裂缝；此外，站区大门的主要道路也出现下沉问题，甚至影响到桥梁段的电缆沟；再次，部分广场地坪、综合楼、站内北侧个别电缆沟等等，均不同程度的出现了裂缝、沉降、下沉等现象等。经过分析发现导致该变电站地基下沉的主要原因如下：在工程竣工后，要对原河道的走向进行大幅改造，河床进行清淤处理，还要进一步拓宽河道，这些工程会导致站区西南方向的淤泥层会整体向河道方向运动，因此地基就出现大面积下沉的问题，特别是围墙西南角的位置，新修河堤基础与围墙下挡土墙基础相距2.2m，且低于挡土墙基础2.5m，在进行河堤基础施工时，基坑支护未做好，导致挡土墙基础下的地基土产生临空面，受墙体自身土压力的作用，挡土墙地基础现失稳、外移的现象。
2.2 变电站软土地基处理方案
根据现场勘察情况与实际地质条件，决定采用高压旋喷注浆法进行场地软土地基的处理。所谓高压旋喷注浆法属于土体深层加固方法之一，其作用机理是通过钻机把注浆管探入土层预定位置，注浆管带有特殊的喷嘴，利用高压脉冲泵经过钻杆下端的喷射装置把水泥浆液以高速喷入土体，液体带有强大的冲击力，可以对土层产生切削作用，凡是处于喷流射程内的土体均会受到破坏，此时，钻杆再基于特定的速度旋转低速提升，提升过程中可以完成土体与水泥浆的充分搅拌，直至混合物胶结硬化后地基中的旋喷桩就形成了，其直径均匀且强度足够，最终起到加固地基的作用。具体而言，采用高压旋喷注浆法处理软土地基方案如下：
2.2.1 高压喷桩挡墙
采用高压喷桩挡墙的主要目的是利用高压旋喷桩的互相咬合作用，形成水泥土重力式挡墙，用以挡土挡水，以免由于淤泥侧向挤出破坏建筑物，造成地面沉降。设计方案如下：高压旋喷桩桩径设计为500mm，相邻桩咬合100mm，桩顶标高4m，要求桩身必须达到稳定地层，长度在12m左右。施工过程中，先将注浆管钻入土层，达到设计深度后再用高压射流将地基土破坏，压力范围在20-40mpa，土层注入浆液后会与土体进行混合，凝结成固体形成旋喷桩。桩体互相咬合形成地下连续重力式挡墙，可以起到有效的挡土、止水的作用。施工过程中要注意保持场地平整，放线、放桩位时要严格按照设计图纸要求进行，保证施工的连续性，注意搭接咬合质量。
2.2.2 高压旋喷桩复合地基
采用高压旋喷桩复合地基的方案目的是提高地基土的承载力，降低工程地面与电缆沟的沉降。具体设计方案如下：同样采用桩径500mm的高压旋转桩，布桩方式为梅花形，各桩保持1m的桩距，桩顶标高5.5m，保证桩身进入稳定地层，根据具体的地质条件确定桩长，通常在15m左右；保留原挡土墙，并按照原设计图纸对两侧电缆沟进行重新施工。施工过程中要在施工前架设好临时支架，为了给后面施工环节预留足够的施工空间，要对电缆进行架空处理，并保证其稳定性，且施工过程中支架也要牢固、稳定，防止发生倾倒或者变形事故。 利用小型施工机械将原来的混凝土地面、旧电缆沟拆除，注意不得破坏现有的挡土墙与电缆，并且要及时清理所拆除了建筑垃圾。接下来由于工程地面存在严重的沉降，因此要进行素土回填与整平，要求选择工程性质较好的粉质粘土或者细砂等作为回填土，回填土中不得掺杂有机物质等。场地经过整平后要保证其密实度要与机械施工条件要求相符，整平标高至少大于设计桩顶标高500mm，最后在完成桩施工后，再按照原施工图对路面及电缆沟重新施工。
2.2.3 针对下沉巡视小道及电缆沟沉降、裂缝的处理方案
针对场地中一些巡视小道、电缆沟等存在下沉、裂缝等现象，可以采用钢筋混凝土结构方案，为解决传力问题，可以在各结构支架基础之间设置基础梁，采用植筋施工实现基础梁钢筋与基础的连接；针对工程场地内的碎石地坪，采用填碎石的方案进行修补，直至填充至原设计标高。
2.3 施工注意事项
在进行高压旋喷桩施工过程中要注意以下几点：首先，钻机和高压注浆泵要保持特定的距离，如果发现孔深有异，或者钻孔内的地下障碍物与地质报告内容不符，则要进行详细的记录；在注浆管贯入土层过程中，喷射注浆参数值与设计要求相符即可进行喷浆，从上到下提升注浆管进行喷射注浆；如果工程要求扩大喷浆范围、提高旋喷桩的强度，则要采用先喷一遍清水再喷两遍水泥浆的复喷措施；注意观测高压喷射注浆过程中的异常现象，比如压力骤然发生大幅变化或者大量冒浆，则要及时查明原因并采取解决措施；完成高压喷射注浆后，为防止浆液凝固收缩，对桩顶高程产生影响，要将注浆管迅速拔出，如果必要可以采取二次注浆或者冒浆回灌等措施；此外，要做好施工记录，高压喷射注浆的各项参数、施工过程中的异常问题等均要详细记录下来，留作后续备查。
2.4 工程竣工的质量检验与变形监测
针对高压旋喷注浆工艺的质量检验方法包括开挖检查、钻孔取心、标准贯入以及压水试验等，在本工程中进行强度检测时选择钻心法与标准贯入法进行检测，钻孔取心10块，标准贯入10点，检测十天；标准贯入试验锤重6315kg，自由落距76cm。利用钻孔取心法检测，由结果可知，试块的无侧限抗压强度值最小可达0.9mpa，最大可达1.4mpa；利用标准贯入法检测，由结果可知，试验点锤击数最小为4击，最大可达8击。通过质量检验可知，采用高压旋喷注浆法进行软土地基的处理，可以大幅提升地基的容许承载力，从而满足设计要求。
完成工程施工后要进行持续的变形监测。因为本工程实例中的变电站处于正常的运行状态，因此保证电气设备的安全性至关重要，所以从治理施工开始，就要对一些重点部位进行全面监测，包括河涌堤坝、构支架基础以及铁塔基础等，根据国家、行业现行的相关规范进行全面、全程监测。本工程中土层为淤泥质土，其不仅渗透性差，而且固结速度缓慢，采取各类施工方案时要制定有效的措施，防止泥浆飞溅等各类施工因素对变电站的正常运行产生影响，如有必要，要制定出合理的停电方案。
3 结语
当然岩土工程治理只是一项补救措施，目的是通过恰当的岩土工程手段阻止岩土工程破坏的继续，尽量弥补已形成的变形。在变电站工程施工过程中如果遇到软土地基，要充分了解地质结构的承载力与基础变形要求，查明地质特点与土质要求，然后采取合理的地基处理方案，从而保证软土地基处理的科学性与适用性。
参考文献：
[1]田美存，胡芝福.排水固结法加固软土地基综述[j].广东土木与建筑，2009.
[2]徐燕华，罗聪，叶云林. 排水固结法在软土地基加固中的应用[j].中国水运，2011.
[3]赵霄剑.排水固结法在软土地基中的应用[j].太原职业技术学院学报，2012.
【关键词】 变电站工程 软土地基 排水固结法
1 软土的工程性质
在软土的物质组成中，淤泥中含有较高的粘粒，其不仅比表面积大，而且土体孔隙溶液中含有较高浓度的离子，因此这类地基中天然含水量、液塑限均相对较高。淤泥本身的渗透系统、压缩系数对软土地基加固处理的效果起着决定性作用，而土体孔隙又是影响土体压缩性与渗透性的决定性因素。土体孔隙可以分为孤立孔隙、粒间孔隙以及粒内孔隙等三种，其中孤立孔隙直径在土体中呈不连续分布状态，但直径较大，其不会对淤泥的渗透性产生太大影响，但是会对土的固结产生影响；粒间孔隙分布广、数量多，且具有较好的连续性，决定着淤泥的渗透性与固结性；粒内孔隙对土体的渗透性与固结性影响较小。软土的水不断运动，受重力作用的影响，土中孔隙水会渗透流动，孔隙中的水在受到附加应力作用时，会由于压缩固结作用被挤出，因此将软土中的水排出，降低软土水含量可以有效提高软土的强度。
2 变电站工程软土地基处理方法实例分析
2.1 工程概况
某变电站站址原为河滩淤泥地，修建变电站工程时对原河道走向进行改造，封镇东、北两段河涌，对西侧的滩涂地进行清淤处理，修建河堤，河涌水就顺势由变电站南面流向站址西面。工程竣工后经过一段时期的应用，站内外地基出现沉降现象：首先户外电所设备场地、各分段间隔小道、碎石地坪以及电缆沟均出现沉降现象；其次站区西南角转角围墙伸缩缝处两侧墙体现出约50mm的位移，经现场观测可知造成该问题的主要原因是由于西侧围墙外移，且西侧围墙下站内地坪与围墙基础交接部位也出现了裂缝；此外，站区大门的主要道路也出现下沉问题，甚至影响到桥梁段的电缆沟；再次，部分广场地坪、综合楼、站内北侧个别电缆沟等等，均不同程度的出现了裂缝、沉降、下沉等现象等。经过分析发现导致该变电站地基下沉的主要原因如下：在工程竣工后，要对原河道的走向进行大幅改造，河床进行清淤处理，还要进一步拓宽河道，这些工程会导致站区西南方向的淤泥层会整体向河道方向运动，因此地基就出现大面积下沉的问题，特别是围墙西南角的位置，新修河堤基础与围墙下挡土墙基础相距2.2m，且低于挡土墙基础2.5m，在进行河堤基础施工时，基坑支护未做好，导致挡土墙基础下的地基土产生临空面，受墙体自身土压力的作用，挡土墙地基础现失稳、外移的现象。
2.2 变电站软土地基处理方案
根据现场勘察情况与实际地质条件，决定采用高压旋喷注浆法进行场地软土地基的处理。所谓高压旋喷注浆法属于土体深层加固方法之一，其作用机理是通过钻机把注浆管探入土层预定位置，注浆管带有特殊的喷嘴，利用高压脉冲泵经过钻杆下端的喷射装置把水泥浆液以高速喷入土体，液体带有强大的冲击力，可以对土层产生切削作用，凡是处于喷流射程内的土体均会受到破坏，此时，钻杆再基于特定的速度旋转低速提升，提升过程中可以完成土体与水泥浆的充分搅拌，直至混合物胶结硬化后地基中的旋喷桩就形成了，其直径均匀且强度足够，最终起到加固地基的作用。具体而言，采用高压旋喷注浆法处理软土地基方案如下：
2.2.1 高压喷桩挡墙
采用高压喷桩挡墙的主要目的是利用高压旋喷桩的互相咬合作用，形成水泥土重力式挡墙，用以挡土挡水，以免由于淤泥侧向挤出破坏建筑物，造成地面沉降。设计方案如下：高压旋喷桩桩径设计为500mm，相邻桩咬合100mm，桩顶标高4m，要求桩身必须达到稳定地层，长度在12m左右。施工过程中，先将注浆管钻入土层，达到设计深度后再用高压射流将地基土破坏，压力范围在20-40mpa，土层注入浆液后会与土体进行混合，凝结成固体形成旋喷桩。桩体互相咬合形成地下连续重力式挡墙，可以起到有效的挡土、止水的作用。施工过程中要注意保持场地平整，放线、放桩位时要严格按照设计图纸要求进行，保证施工的连续性，注意搭接咬合质量。
2.2.2 高压旋喷桩复合地基
采用高压旋喷桩复合地基的方案目的是提高地基土的承载力，降低工程地面与电缆沟的沉降。具体设计方案如下：同样采用桩径500mm的高压旋转桩，布桩方式为梅花形，各桩保持1m的桩距，桩顶标高5.5m，保证桩身进入稳定地层，根据具体的地质条件确定桩长，通常在15m左右；保留原挡土墙，并按照原设计图纸对两侧电缆沟进行重新施工。施工过程中要在施工前架设好临时支架，为了给后面施工环节预留足够的施工空间，要对电缆进行架空处理，并保证其稳定性，且施工过程中支架也要牢固、稳定，防止发生倾倒或者变形事故。 利用小型施工机械将原来的混凝土地面、旧电缆沟拆除，注意不得破坏现有的挡土墙与电缆，并且要及时清理所拆除了建筑垃圾。接下来由于工程地面存在严重的沉降，因此要进行素土回填与整平，要求选择工程性质较好的粉质粘土或者细砂等作为回填土，回填土中不得掺杂有机物质等。场地经过整平后要保证其密实度要与机械施工条件要求相符，整平标高至少大于设计桩顶标高500mm，最后在完成桩施工后，再按照原施工图对路面及电缆沟重新施工。
2.2.3 针对下沉巡视小道及电缆沟沉降、裂缝的处理方案
针对场地中一些巡视小道、电缆沟等存在下沉、裂缝等现象，可以采用钢筋混凝土结构方案，为解决传力问题，可以在各结构支架基础之间设置基础梁，采用植筋施工实现基础梁钢筋与基础的连接；针对工程场地内的碎石地坪，采用填碎石的方案进行修补，直至填充至原设计标高。
2.3 施工注意事项
在进行高压旋喷桩施工过程中要注意以下几点：首先，钻机和高压注浆泵要保持特定的距离，如果发现孔深有异，或者钻孔内的地下障碍物与地质报告内容不符，则要进行详细的记录；在注浆管贯入土层过程中，喷射注浆参数值与设计要求相符即可进行喷浆，从上到下提升注浆管进行喷射注浆；如果工程要求扩大喷浆范围、提高旋喷桩的强度，则要采用先喷一遍清水再喷两遍水泥浆的复喷措施；注意观测高压喷射注浆过程中的异常现象，比如压力骤然发生大幅变化或者大量冒浆，则要及时查明原因并采取解决措施；完成高压喷射注浆后，为防止浆液凝固收缩，对桩顶高程产生影响，要将注浆管迅速拔出，如果必要可以采取二次注浆或者冒浆回灌等措施；此外，要做好施工记录，高压喷射注浆的各项参数、施工过程中的异常问题等均要详细记录下来，留作后续备查。
2.4 工程竣工的质量检验与变形监测
针对高压旋喷注浆工艺的质量检验方法包括开挖检查、钻孔取心、标准贯入以及压水试验等，在本工程中进行强度检测时选择钻心法与标准贯入法进行检测，钻孔取心10块，标准贯入10点，检测十天；标准贯入试验锤重6315kg，自由落距76cm。利用钻孔取心法检测，由结果可知，试块的无侧限抗压强度值最小可达0.9mpa，最大可达1.4mpa；利用标准贯入法检测，由结果可知，试验点锤击数最小为4击，最大可达8击。通过质量检验可知，采用高压旋喷注浆法进行软土地基的处理，可以大幅提升地基的容许承载力，从而满足设计要求。
完成工程施工后要进行持续的变形监测。因为本工程实例中的变电站处于正常的运行状态，因此保证电气设备的安全性至关重要，所以从治理施工开始，就要对一些重点部位进行全面监测，包括河涌堤坝、构支架基础以及铁塔基础等，根据国家、行业现行的相关规范进行全面、全程监测。本工程中土层为淤泥质土，其不仅渗透性差，而且固结速度缓慢，采取各类施工方案时要制定有效的措施，防止泥浆飞溅等各类施工因素对变电站的正常运行产生影响，如有必要，要制定出合理的停电方案。
3 结语
当然岩土工程治理只是一项补救措施，目的是通过恰当的岩土工程手段阻止岩土工程破坏的继续，尽量弥补已形成的变形。在变电站工程施工过程中如果遇到软土地基，要充分了解地质结构的承载力与基础变形要求，查明地质特点与土质要求，然后采取合理的地基处理方案，从而保证软土地基处理的科学性与适用性。
参考文献：
[1]田美存，胡芝福.排水固结法加固软土地基综述[j].广东土木与建筑，2009.
[2]徐燕华，罗聪，叶云林. 排水固结法在软土地基加固中的应用[j].中国水运，2011.
[3]赵霄剑.排水固结法在软土地基中的应用[j].太原职业技术学院学报，2012.
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