土建专题1--变电站地基处理及沉降分析（出版）

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1、国家电网公司输变电工程设计竞赛江苏姚桥220kV输变电工程设计投标文件技术部分专题报告之一地基基础处理及沉降分析2015年5月根据站址特点，本专题就软弱地基不同的地基处理方案从造价、施工等方面进行分析比选，并对综合楼桩基础类型进行对比分析，最终确定江苏姚桥220kV变电站综合楼分别采用静钻根植先张法预应力混凝土竹节桩。并分别建立竹节桩与普通桩有限元模型，针对承载力和沉降两方面进行论证。分析了洪水浸泡对地基作用，并提出变电站相应的防沉降的措施。一、背景1二、地基处理方案比选22.1换填垫层法22.2复合桩基32.3预压法

2、62.4强夯法6三、桩基础比选分析73.1常规的桩基础问题分析73.2静钻根植工法简介83.2.1与现有预制桩施工工法和比93.2.2与现有灌注桩施工工法相比93.2.3静钻根植竹节桩施工工艺简介10四、姚桥变地基处理及桩基选型144.1场地总体情况144.2竖向布置144.3工程地质条件154.4地基处理164.5综合楼静钻根植先张法竹节桩应用分析164.5.1竹节桩的技术特征164.5.2竹节桩与普通桩数值模拟分析17五、长期浸泡对地基沉降分析215.1变电站防沉降措施22一、背景在我国沿海附近地区主要有三角洲相沉

3、积、滨海和沉积、湖相沉积和黃泛冲积沉积等等。在这些不同成因形成的地层中,其接近地表部分有厚度不等的淤泥质软土。在沿海地区建筑设计中，设计难度及工程造价远远高于普通地区的工程，原因是沿海地区软弱地基的处理变的越来越重要，因为软弱地基处理的好坏直接关系到工程建设的质量,也直接影响着工程造价，合理的、有针对性的软弱地基处理和上部结构设计，只有对存在软土地基的沿海场地地质详细勘察，查清场地地形、地貌以及水文地质情况，精心设计，反复研究，根据不同的工程性质和地质特征，比对方案，采取最佳处置办法，这样就可以有效地减轻和消除软弱地基

4、对上部结构的不利影响，确保工程质量，减少工程造价。这就要求地基处理方案设计应符合安全适用、技术先进、经济合理、确保质量、环境保护的原则，当然地基处理的主要目的就是提高地基的承载力和减小地基的沉降量，采用地基处理方案，可提高地基承载力30%〜50%,相应减少地基的沉降量。江苏江苏姚桥220kV变电站属于低洼易涝区，变电站地势较低，地质条件差，有软弱下卧层。同吋，在极端天气现象下，需要减少洪水的影响和内涝发生后的次生灾害，在进行防洪设计的同时，必须重视洪水浸泡导致地基变形对建构构筑物的影响。根据站址特点，本专题从地基处理方

5、案分析选择和洪水浸泡对地基影响分析两方面进行论述。二、地基处理方案比选以下主要是介绍换填垫层法、复合桩基、预压法、强夯等沿海地区几种常用的地基处理方案及其造价的比较分析（随着市场经济的波动以下数据均为变数仅供参考）。2.1换填垫层法（1）如果建筑工程的楼层较低，那么应利用好地基的硬壳层，与淤泥和淤泥质土相比，硬壳层的承载能力还是要更强的，如果没有做到足够的埋深，那么应采用做边框大梁埋入的方法，在保证了埋深的同时也提高了其整体的刚度。（2）当出现局部软弱的问题时，建议选择松木桩进行挤压的操作。有时建筑结构还会出现一侧软和

6、一侧硬的情况，当一侧为较好的土层,而另一侧为原有的池塘时，那么应将淤泥清理干净，既要挖净淤泥质土也要挖净池塘硬土，从而保证基底是在同一个土层上的。（3）采用换土垫层的处理方法时，建议选择中粗砂作为换填的材料，当其遇到水时更容易进行振实的作业。垫层的厚度应在0.8-1.5的范围内，从而保证其具备最佳的经济性。通常情况下，基坑底的土都为淤泥质土，是不能扰动的，所以当期开挖后应立即回填，还应在距离基底300m的范围内用木夯夯实，并且是不得使用振捣器的。换填垫层法适用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理，例如淤泥、淤泥质土层、杂填

7、土地基及暗沟、暗浜（塘）以及山区不良地基；对于较深厚的软弱土层，当仅用垫层局部置换上层软弱土时，下卧软弱土层在荷载下的长期变形可能依然很大。换填厚度不宜小于0・5叫也不宜大于3.Omo换填垫层材料主要包括：砂、砂卵石、碎石、灰土、素土、煤渣、矿渣以及其他性能稳定、无腐蚀性的材料，材料不同的垫层其极限承载力和沉降特点基木相近，因此设计吋可根据当地材料供应情况以及地质勘查报告综合考虑选用哪种垫层材料，沿海地区常用的换填材料为土、碎石、砂，这几种垫层材料在不计当地材机价格调整的情况下综合单价分别约为45元加、135元/讥90

8、元/亿由此可见以上三种换填方法在相同承载力下，所需费用换填碎石相当于换填砂的2倍，相当于换填土的3倍，所以换填垫层法进行地基处理不同的材料工程造价是有很大差距的，这就需要因地制宜，选择出一个最佳的换填材料，但垫层的设计不但要求满足建构筑物对地基变形及稳定的要求，而冃也应符合经济合理的原则。2.2复合桩基水泥搅拌桩是以水泥干粉作为固