某换流站地基处理方案比选及优化研究.doc

1、1某换流站地基处理方案比选及优化研究摘要本研究根据工艺专业推荐的换流站总平面布置方案，结合本工程地质条件及上部结构荷载特点通过分析比较，选择合理的地基处理方案，充分体现安全可靠、经济适用的设计目标。 关键词：换流站地基处理 中图分类号：TU4 文献标识码：A 文章编号： 1 工程概述 某换流站长 656.0m，宽 428.0m，围墙内总占地 22.2159hm2，站址所处属于丘陵地貌，整体上以丘陵为主，地形起伏较大，其间分布有狭窄、弯曲的洼地或沟谷，沟谷处多为人工开挖的鱼塘，其间洼地、沟谷等地段存在淤泥质土、松散粗砂等软弱土，和冲洪积、坡积可塑状粉质粘土等中软土。站址自然高差约 55m，自然坡

2、度 818场地平整后最大填土高度约 24m，属于中软场地土。 2 工程地质条件 站址上覆第四系地层主要为坡残积成因的粘性土，低洼地段分布有浅层浅层冲淤积淤泥质土、冲洪积砂土和粉质粘土，下伏基岩为各种不同风化等级的燕山期花岗岩。各岩土层特征描述如下： 2.1 冲淤积淤泥质土（层号）：深灰、灰黑色，饱和，软塑，冲淤积成因。该层厚度约为 1.8m，标贯击数一般 13 击。 2.2 冲洪积砂土和粉质粘土 2（1）粗砂（层号1）：灰白，褐黄色，饱和，松散，局部呈稍密状，冲洪积成因。该层厚度约为 2.02.3m，标贯击数 812 击。 （2）粉质粘土（层号2）：灰黄、灰褐色，潮湿，可塑，冲洪积成因。该层厚

3、度约为 1.51.9m，标贯击数 610 击。 2.3 坡积粉质粘土（层号）：褐黄、棕黄色，潮湿，可塑状态，部分地段呈稍湿，硬塑状态，坡积成因。该层厚度约为 2.84.0m，标贯击数 514 击。 2.4 砂质粘性土（层号）：灰黄、棕黄色，局部间灰白色，粘性差，手捏易散，多呈稍湿，硬塑状态，局部呈可塑或坚硬状，残积成因。该层厚度约为 1.014.8m，标贯击数 827 击。 2.5 场地内基岩为燕山期花岗岩，按其风化程度可分为全风化、强风化、中等风化和微风化四个等级，标贯击数大于 3048 击。 3 地基处理方案 3.1 场地平整概况 平整后，绝大部分800kV 直流配电装置场地、大部分 50

4、0kV 交流配电装置场地、交流滤波器场地西侧及东北角局部，自然标高低于场地平整标高，这些区域为填方区，其余部分处挖方区。填方区最大填土厚度达 24.0m，平均厚度约 12.0m。换流站围墙内挖方、填方区分布见图 3.1-1。 图 3.1-1 换流站围墙内挖方、填方区分布图 3各功能分区填方比例见表 3.1-1。 表 3.1-1 换流站各功能分区填方区比例（m2） 3.2 地基处理方案选择 本工程需要进行地基处理的范围为：填方区、上述软弱土及中软土场地。填方区面积约 125432m2，占整个场地的 52.6，且布置有阀厅、主控楼等换流站中地基基础设计等级为甲级的重要建（构）筑物，故填方区填土处理

5、是整个地基处理方案的重点和关键。结合本工程特点及以往工程经验，填方区地基处理有以下几个方案： （1）强夯方案。强夯法是振动、挤密地基处理的一种类型，将重锤（通常 8 吨30 吨，最重可达 200 吨）从高处（一般 8m20m，最高可达 40m）自由下落，对地基施加很高的冲击能（1000kNm8000kNm） ，反复多次夯击地面，给地基以强烈的冲击力和振动，使土体结构破坏，孔隙压缩，土体局部液化，通过裂缝排出孔隙水和气体，地基土在新的状况下固结，从而提高承载能力，并降低其压缩性。 （2）分层碾压桩基础方案。场地清表除淤后，采用碾压振动设备对填土进行压实处理，分层填筑至场地设计标高，地基上部的建（

6、构）筑物基础采用桩基础。本工程场地下伏强风化微风化花岗岩2、3、4 端阻力大，分布连续性好、厚度大，标贯击数一般大于50，是良好的桩端持力层，建议采用摩擦端承桩。本工程可考虑的桩型4可分为预应力管桩、预制方桩、钻（冲）孔灌注桩、钻（冲）孔灌注桩等。 以高端阀厅为例，单柱轴力标准值 4800kN，桩基方案的经济比较如下： 表 3.2-1 高端阀厅单柱基础造价比较 从上表可知，阀厅采用预应力管桩造价最低，如采用 300mm、400mm桩进行灵活组合，预应力管桩方案的经济性会更进一步突出。综上所述，换流站采用预应力管桩方案在技术上和经济上具有较为明显的优势，本工程桩基采用预应力管桩方案。 （3）分层

7、碾压长短桩复合地基方案。场地清表除淤后，采用分层碾压和重夯相结合的方法处理至基础底面，并由长短桩与桩间土形成复合地基，采用刚度较大的长桩承受主要建（构）筑物大型集中荷载，并打入柔性或散体材料短桩挤密地基土，形成复合地基，承受小型、局部均布荷载。 对上述三个方案进行经济比较，见表 3.2-2。 表 3.2-2 地基处理方案经济比较 从上表可知，各种地基处理方案总造价从高到低依次为：复合地基方案桩基础方案强夯方案。即强夯方案总造价最低，其它两种地基5处理方案总造价比强夯方案各高出 0.8%和 159.0%。 采用强夯处理后，阀厅、主控制楼等站内重要建（构）筑物，对地基承载力要求大于 220kPa、

8、地基变形控制较严格，这些重要建（构）筑物仍需采用桩基础，强夯方案在原基础上需增加费用 129.11 万，强夯方案总造价为 1304.94 万元，费用将超过桩基础方案。综上分析，本工程地基处理主要采用分层碾压桩基础的方案。 3.3 预留地基地基处理方案优化 预留扩建的交流主变及 35kV 交流配电装置场地、220kV 交流配电装置场地全部处于填方区，总填方面积 19442m2，填土面积不大，最大填土约 24.0m。该区域本期所需建设构支架及设备基础数量较少，主要为远期扩建预留场地。由于布置于该区域的构支架及设备基础荷载不大，基于以往工程经验及强夯法的特点，拟对该区采用强夯法进行加固处理。处理后的人工地基可作为该区的建（构）筑物基础的持力层。两种方案比较如下： 表 3.3-1 预留场地基处理方案经济比较 由于这些区域主要为远期扩建预留场地，采取强夯地基处理方案，一方面解决了站区挖方石方的回填问题，另一方面这些预留场地可经长时间的固结，沉降趋于稳定，基础处理简单。 4 结论 换流站占地大、在电力系统中地位重要，地基处理费用高，因此必6须重视地基处理方案的比选和优化，以符合工程造价较优、工期较短的要求，达到电力工程安全可靠、经济适用、快速的建设目标。