填土场地变电站基础差异沉降分析与处理

第３９卷第３５期　２　０　１　３年１　２月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　ＶｏｌＪ　３９　Ｎｏ．３５　Ｄｅｃ．　２０１３　・６３・　文章编号：１００９—６８２５（２０１３）３５—００６３—０２　填土场地变电站基础差异沉降分析与处理　朱进军　魏（１．连云港职业技术学院，江苏连云港来　２１００１３）　２２２００６；２．南京电力设计院，江苏南京摘要：针对填土场地上的某变电站地基沉陷事故，从场地条件、设计选型、施工控制等方面分析了事故的原因，介绍了其加固处　理方案，并就该工程总结了几点施工经验，供类似工程参考。　关键词：填土场地，地基沉陷，不均匀沉降，加固处理　中图分类号：ＴＵ４７８　文献标识码：Ａ　０　引言　高电压等级变电站由于使用功能上的要求，一般均设有一些　辅助的结构设施，如吊装平台等。然而，这类结构构件的使用频　率小、结构荷载小，设计人员往往对其不够重视；尤其在其基础选　型问题上，常常从经济性的角度考虑而尽量采用浅基础，甚至一　主体建筑采用桩基础　些工程主体结构采用桩基础而吊装平台采用浅基础。　同时，随着近年来城市规模的扩大，建设用地日趋紧张，大量　河塘、漫滩被回填用作建筑场地，江苏地区就有许多变电站建造　在这类场地上。新近填土地基工程性质较差，具有不均匀、欠固　结等特点，地基承载力低，后期沉降大，尤其容易产生不均匀沉　图１建筑平面图　降，影响工程的正常运行。本文结合某变电站地基沉降事故，从　工程场地条件、基础选型等方面分析了事故的原因，并介绍了事　故处理方案，供类似工程参考。　１　工程概况　１．１　概述　图２基础示意图　十！　某ｌ１０　ｋＶ变电站位于新近填土场地，框架结构体系，平面尺　１．２场地条件　寸３８．２５　ｉｎ×１９　ｍ，建筑总高度１５　Ｉ＇Ｉ１。主体结构采用桩基础，室外　场地表层覆有较厚新近填土，呈含水量高、孔隙率大、承载力　楼梯及吊装平台采用基础，由于使用功能要求局部带有地下　差等特点。土层自上而下可分为６个亚层，各土层物理力学指标　室，建筑平面布置如图１所示，基础如图２所示。　土层名称　厚度／ｉｎ　／％　＇ｖ／ｋＮ・ｍ一３　及土层特征见表１。　表１　各土层物理力学指标　Ｅｓ１　２／ＭＰａ　｛　ｋ／ｋＰａ　土层描述　①素填土　１．８～２．５　②．１淤泥质粉质粘土　９．５一ｌ０．７　３２．１　３７．１　１８．５　１７．８　０．９０８　１．０５５　３．５３　３．６７　７５　松散，较多碎石混少量粘性土，未完成自重固结　流塑，含少量棕色腐殖物碎片，韧性、干强度中等　②．２粉质粘土　②．３粉质粘土　②．　粉土　③粉细砂　６．０—７．０　９．０～Ｉ１．０　２．７—３．７　未穿透　３８．４　３９．３　３２．２　１７．２　ｌ７．２　ｌ６．８　ｌ７．６　１８．８　１．１６５　１．２３ｌ　１．００４　０．６３７　２．９８　２．７８　４．５２　ｌ１．８２　８０　８５　９０　２１０　软塑　具层理，夹少量粉土，韧性、干强度中等　软塑，无摇震反应，韧性、干强度中等　稍密，很湿，摇震反应中等，韧性、干强度低　密实，夹薄层粉质粘土　２地基沉降状况及其原因分析　２．１　地基沉降事故描述　在竣工投运２年后，发现该建筑地面及吊装平台基础出现下　沉现象，后经观测确定沉降有不断发展趋势，严重影响正常使用。　１）吊装平台基础严重下沉，而主体结构采用桩基础沉降较　小，在两者之间产生不均匀沉降，造成平台梁端部及平台板拉裂，　严重影响正常使用。平台梁板裂缝状况如图３所示。　图３平台粱板裂缝示意图　图４室外台阶、花坛下沉　２）室内外地面严重下沉。室内地面呈中部下沉多，四周下沉　２．２事故原因分析　少的“锅底状”，进而引起设备随之下沉。经测量，室内地面　１）工程场地条件复杂、地基土工程性质较差是事故发生的主　沉降近９０　ｍｍ，周边沉降约４０　ｍｍ，严重影响了设备的正常运行。　要原因。　室外地面普遍下沉约２００　ｍｍ，造成室外台阶、花坛与建筑脱开，如　ａ．场地表层覆有厚约２　Ｉｎ的新近填土，原设计方案未对该层　图４所示。　土采取有效加固措施，填土在自重作用下产生自重固结，必然引　发地面沉降。　３）围墙严重开裂、倾斜，有重大安全隐患，无法继续使用。　收稿日期：２０１３—１０－０８　作者简介：朱进军（１９８１一），男，工程师；　魏来（１９７８．），男，工程师　・６４・　第３９卷第３５期　２　０　１　３年１　２月　山　西　建　筑　ｂ．填土下分布有深厚②层软弱土，低强度、高压缩性。在上　配重，并对柱子变形进行动态观测。　部填土作用下，其应力条件发生改变，产生了固结沉降。　Ｃ．场地地下水位较高，稳定水位埋深在０．９０　ｍ一１．０　ｍ。近　年来随着该地区大规模的开发建设，本工程场地东侧、东南侧新　建建筑物以及周边道路施工时采用了井点降水方法进行施工，造　成地下水位下降，加快了土体固结的速度。　２）基础选型不当是造成事故的另外一个重要原因。　ａ．按照规范　０　要求，同一栋建筑物基础形式应统一。本工　程中主体结构采用桩基础，而吊装平台因荷载较小采用基础，　造成两者之间产生不均匀沉降。尤为重要的是，基础平面尺寸　一十斗—　，４００　４００　ｌ一１剖面图　图６基础加固简图　Ｃ．设计锚杆静压桩为摩擦桩，在荷载作用下也会产生沉降，　让桩先产生一定预变形，减少使用阶　１．８　ｍ×１．８　ｍ，埋于地表下２．４　ｍ，土体发生固结沉降后与基础脱　施工中采用加压封桩手段，　开，基础上部土体自重Ｇ　作为荷载作用在基础上。如图５所示，　段的沉降。平台梁由两端支撑状态变为悬臂状态，与主体结构连接端产生较　大负弯矩，导致平台梁、板的破坏。　宜采用刚性地面方案。　２）平台梁、板的加固。　室外吊装平台采取局部梁板拆除重做的处理方法，此法较粘　碳纤维等加固方法简单易行，费用低廉，取得了较好的效果。　ｂ．场地土工程性质较差，且本工程室内安放较多设备，室内　钢、３．２室内地面、围墙及道路的加固处理　１）凿除室内素混凝土地面，浇筑钢筋混凝土刚性地坪。通过　在承台及框架柱上植筋，使地坪与主体结构连为一体，彻底解决　室内地面的沉降问题。　２）将严重开裂的围墙自室外地面５００　ｍｍ以上部分凿除，保　留原围墙基础改做钢栅围墙减轻围墙自重，并在围墙墙墩处设置　沉降缝，？肖除不均匀沉降带来的影响。　３）鉴于室外道路沉降比较均匀，路面仅有轻微开裂，不影响　图５基础受力简图　正常使用，因此对室外路面不进行加固处理，仅对室外台阶、花坛　等与主体结构相连接的附属结构拆除重做。　３）工程施工质量较差。　经现场凿开室内地面，原设计采用砂垫层十分松散，不能满　４结语　足原设计要求。　加固后该变电站运行良好，室内地面没有产生裂缝现象；沉　３事故处理方案　３．１　吊装平台加固处理　１）吊装平台基础的加固。　降观测结果显示，吊装平台与主体结构沉降基本协调，不会引发　新的不均匀沉降。　通过对本工程地基沉降事故的分析与处理，可以得到以下几　　基础的加固效果是吊装平台加固成败的关键，其持力层　点认识：１）对于软弱地基的基础设计应慎重选型，特别是要正确处理　为深厚的软弱土层，若仅仅对浅层土体进行处理，可能还会产生　沉降。而主体结构由于采用桩基础，主要沉降过程已经结束，此　好经济性与安全性的关系。本工程由于选用了两种不同的基础　时基础产生的微小沉降都是差异沉降，将会造成加固失败。　形式，造成吊装平台与主体结构之问产生不均匀沉降，影响了建　　因此，采用锚杆静压桩对基础进行托换，将荷载传至深层较　筑的正常使用。２）对于软弱场地，特别是尚未完成自重固结的填土场地，主　好土层。　室内地坪宜做成刚性钢筋混凝　根据场地土层条件，选取②．　层粉质粘土作为桩基持力层。　体结构一般都做成桩基础。此时，　桩长１４　ｍ，设计单桩承载力１５０　ｋＮ。根据计算，在每个基础　土结构，以避免地基沉降引发的事故。下布置２根桩，布置桩位如图６所示。　为了确保加固的成功，设计和施工过程中采取了以下技术措施：　３）在本文介绍的工程实例中，主体结构安全可靠，但吊装平　台、室内地面、道路、围墙等设施发生破坏，这说明对附属设施的　　ａ．为了减小承台（基础）的弯矩，在满足最小桩距的前提　重视不够，这一教训值得工程技术人员注意。参考文献：　下，桩尽量靠近柱边。　５０００７－２０１１，建筑地基基础设计规范［Ｓ］．　ｂ．经计算，压桩反力大于基础及吊装平台自重。为避免　［１］ＧＢ　９４－２００８，建筑桩基技术规范［ｓ］．　压桩对吊装平台产生二次破坏，施工过程中在基础上堆加１０　ｔ　［２］ＪＧＪ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ａｃｃｉｄｅｎｔ　ｏｆ　ａ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｓｏｆｔ　ｓｏｉｌ　ｓｉｔｅ　ＺＨＵ　Ｊｉｎ－ｊｕｎ‘　ＷＥＩ　Ｌａｉ　（１．Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ　２２２００６，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｓｔｎｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００１３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ　ａｃｃｉｄｅｎｔ　ａｔ　ｓｏｍｅ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｓｏｆｔ　ｓｏｉｌ　ｓｉｔｅ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｃｃｉｄｅｎｔ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｓｉｔｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｉｔｓ　ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｓｃｈｅｍｅ，ａｎｄ　ｓｕｍｓ　ｕｐ　ｓｏｍｅ　ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｒｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ，ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｓｏｍｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｏｉｌ—ｆｉｌｌｅｄ　ｓｉｔｅ，￣ｕｎｄａｔｉｏｎ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ，ｕｎｅｖｅｎ　ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ，ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ