【输电线路软弱地基的处理方法及措施】软弱地基的加固措施

  【摘 要】软弱地基系指主要由淤泥、淤泥质土、充填土或其他高压缩性土层构成的地基。如果地基承载力不足,就可以判定为软弱地基,就必须采取措施对软弱地基进行处理。在建筑地基的局部范围内有高压缩性土层时,应按局部软弱土层考虑。勘察时,应查明软弱土层的均匀性、组成、分布范围和土质情况,根据拟采用的地基处理方法提供相应参数。充填土尚应了解排水固结条件。杂填土应查明堆积历史,明确自重下稳定性、湿陷性等基本因素。
  【关键词】处理方法;控制措施
  1.输电线路软弱地基的处理方法
  利用软弱土层作为持力层时,可按下列规定执行:1)淤泥和淤泥质土,宜利用其上覆较好土层作为持力层,当上覆土层较薄,应采取避免施工时对淤泥和淤泥质土扰动的措施;2)冲填土、建筑垃圾和性能稳定的工业废料,当均匀性和密实度较好时,均可利用作为持力层;3)对于有机质含量较多的生活垃圾和对基础有侵蚀性的工业废料等杂填土,未经处理不宜作为持力层。
  经处理后的地基,当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对地基承载力特征值进行修正时,基础宽度的地基承载力修正系数取零。基础埋深的地基承载力修正系数取1.0。
  常用的地基处理方法有:换填垫层法、强夯法、沙石桩法、振冲法、水泥土搅拌法、高压喷射注浆法、预压法、夯实水泥土桩法、水泥粉煤灰碎石桩法、石灰桩法、灰土挤密桩法和土挤密桩法、柱锤冲扩桩法、单液硅化法和碱液法等。
  (1)换填垫层法试用于浅层软弱地基及不均匀地基的处理。其主要作用是提高地基承载力,减少沉降量,加速软弱土层的排水固结,防止冻胀和消除冻胀土的胀缩。
  (2)强夯法使用于处理碎石土、沙土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。强夯置换法适用于高饱和度的粉土,软-流塑的粘性土等地基上对变形控制不严的工程,在设计前必须通过现场试验确定其使用性和处理效果。强夯法和强夯置换法主要用来提高土的强度,减少压缩性,改善土体抵抗震动液化能力和消除土的湿陷性。对饱和粘性土宜结合堆载预压法和垂直排水法使用。
  (3)砂石桩法适用于挤密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、杂填土等地基,提高地基的承载力和降低压缩性,也可用于处理可液化地基。对饱和粘土地基上变形控制不严的工程也可采用砂石桩置换处理,使砂石桩于软土构成复合地基,加速软土的排水固结,提高地基承载力。
  (4)振冲法分加填料和不加填料两种。加填料的通常称为振冲碎石桩法。振冲法适用于处理砂土、粉土、粉质粘土、素填土和杂填土等地基。对于处理不排水抗剪强度不小于20kPa的粘性土和饱和黄土地基,应在施工前通过现场试验确定其适用性。不加填料振冲加密适用于处理粘粒含量不大于10%的中。粗砂地基。振冲碎石桩主要用来提高地基承载力,减少地基沉降量,还可用来提高土坡的抗滑稳定性或提高土体的抗剪强度。
  (5)水泥土搅拌法分为浆液深层搅拌法(简称湿法)和粉体喷搅法(简称干法)。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粘性土、粉土、饱和黄土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。不宜用于处理泥炭土、塑性指数大于25的粘土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基。若需采用时必须通过试验确定其适用性。当地基的天然含水量小于30%(黄土含水量小于25%)、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。连续搭接的水泥搅拌桩可作为基抗的止水帷幕,受其搅拌能力的限制,该法在地基承载力大于140kPa的粘性土和粉土地基中的应用有一定难度。
  (6)高压喷射注浆法适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。当地基中含有较多的大粒径块石,大量植物根茎或较高的有机质时,应根据现场试验结果确定其适用性。对地下水流速度过大、喷射浆液无法在注浆套管周围凝固等情况不宜采用。高压旋喷桩的处理深度较大,除地基加固外,也可作为深基抗或大坝的止水帷幕,目前最大处理深度已超过30m。
  (7)预压法适用于处理淤泥、淤泥质土、冲填土等饱和粘性土地基。按预压方法分为堆载预压法及真空预压法。堆载预压分塑料排水带或砂井地基堆载预压和天然地基堆载预压。当软土层厚度小于4m时,可采用天然地基堆载预压法处理,当软土层厚度超过4m是,应采用塑料排水带、砂井等竖向排水预压法处理。对真空预压工程,必须在地基内设置排水竖井。预压法主要用来解决地基的沉降及稳定问题。
  (8)夯实水泥土桩法适用于处理地下水位以上的粉土、素填土、杂填土、粘性土等地基。该法施工周期短、造价低、施工文明、造价容易控制。
  (9)水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)法适用于处理粘性土、粉土、砂土和已自重固结的素填土等地基。对淤泥质土应根据地区经验或现场试验确定其适用性。基础和桩顶之间需设置一定厚度的褥垫层,保证桩、土共同承担荷载形成复合地基。该法适用于条基、独立基础、箱基、筏基,可用来提高地基承载力和减少变形。对可液化地基,可采用碎石桩和水泥粉煤灰碎石桩多装型复合地基,到达消除地基土的液化和提高承载力的目的。
  (10)石灰桩法适用于处理饱和粘性土、淤泥、淤泥质土、杂填土和素填土等地基。用于地下水位以上的土层时,可采取减少生石灰用量和增加掺和料含水量的办法提高桩身强度。该法不适用于地下水下的砂类土。
  (11)灰土挤密桩法和土挤密桩法适用于处理地下水位以上的湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基,可处理的深度为5~15m。当用来消除地基土和湿陷性时,宜采用土挤密桩法;当用来提高地基土的承载力或增强其水稳定性时,宜采用灰土挤密桩法;当地基土的含量大于24%、饱和度大于65%时,不宜采用这种方法;灰土挤密桩法土挤密桩法在消除土的湿陷性和减少渗透性方面效果基本相同,土挤密桩法地基的承载力和水稳定性不及灰土挤密桩法。
  (12)柱锤冲扩桩法使用除处理杂填土、粉土、粘性土、素填土和填土等地基,对地下水位以下的饱和松软土层,应通过现场试验确定其适用性。地基处理深度不宜超过6m。   (13)单液硅化法和碱液法适用于处理地下水位以上渗透系数为0.1-2m/d的湿陷性黄土等地基。在自重湿陷性黄土场地,对Ⅱ级湿陷性地基,应通过实验确定碱液化法的适用性。
  (14)在确定地基处理方案时,宜选取不同的多种方法进行比选。对复合地基而言,方案选择是针对不同土性、设计要求的承载力提高幅质、选取适宜的成桩工艺和增强体材料。
  2.输电线路软弱地基的控制措施
  输电线路杆塔所受的各种荷重力作用于基础,并通过基础传递给周围的地基,地基的地质情况直接影响输电线路工程的基础形式、造价、质量、工期、安全运行等等。在各种地基中,软弱地基对输电线路的影响是最明显的,稍不注意往往造成基础下沉、基础冻鼓、杆塔倾斜、甚至倒杆塔等事故,因此在工程建设的各个环节都必须高度重视软弱地基的问题。
  输电线路的软弱地基的控制措施分三个阶段:勘测设计阶段、施工阶段、监理阶段。
  2.1勘测设计阶段
  设计是工程建设的排头兵,设计对工程的造价和安全运行至关重要,解决软弱地基问题要从设计抓起。
  在选择线路路径时,应尽量避开软弱的地基。软弱地基的杆塔基础造价往往是一般地基的杆塔基础造价的2~3倍,线路的单位造价将提高30%~60%,甚至更高。因此要求设计人员在选择路径时,要有长远的观点、大局的观点,对线路所经地带的地质情况首先要做好充分的走访,有一个基本的了解,并根据地质分布情况进行初步排杆,拟定桩位,尽量避开软弱地基的地带,特别是要避开一些软弱层很深的地带,使线路从地质条件较好的地带通过。
  地质勘探要提供准确的地质资料。选择钻探的位置应在塔位的中心,不能远离塔位,对于泥沼、河网、山谷等地质复杂地带,应适当增加地质钻孔,最好对每个塔腿的地质情况进行钻探取样。
  对无法避开软弱地基的桩位,要选择合适的杆塔、基础型式。地形条件允许时,可优先选用拉线杆塔;当软弱层较浅时,宜选用浅埋直立柱大板式基础,并挖去软土层,填砂置换;当软弱层较深,可采用于木桩铺垫层的办法增加地基的承载力。地基承载力较低时(一般[R]≤kPa),对于转角塔和大负荷直线塔,宜选用桩基础。一般慎用主角钢插入式斜柱基础,因为这种基础稍有不均匀沉降,铁塔主材与主角钢很难连接。
  在杆塔基础施工过程中,设计代表要及时解决地质上存在的问题,避免造成杆塔基础质量事故。
  2.2施工阶段
  软弱地基杆塔基础的施工,关键是要做好基坑开挖和混凝土浇制过程的排水措施,尽量避免基底原状土受到扰动。
  开挖底面低于地下水位的基坑时,地下水会不断渗入坑内。如果流入坑内的水不及时排除,土被水泡软后,会造成坑壁坍塌,地基承载力下降。因此,做好基础施工过程的排水工作,是软弱地基基础施工的基本要求。基坑排水的方法很多,施工单位可根据基坑的排水量以及自身的排水设备等情况,确定采用何种排水方法。对于流沙坑,为防止坑壁坍塌,减少流入坑底的水量,可以采用挡土板或沉箱的方法开挖。
  为避免或减少对原状土的扰动,基坑不要一次挖至设计深度。当开挖至接近设计深度200~300mm时,暂不开挖,而向监理部门申请验坑。验坑后从局部开挖,逐步展开。挖至设计深度后,施工人员不要直接在坑底行走,而要铺上木板通行。
  设计要求对基底采用加固措施的,应按设计要求进行加固:如采用加石块充填加固的,应在最后一层土挖至设计深度时,抛入预先准备的石块,将石块夯入土中,至密实为止,并清理被挤出表面的软土,在铺上碎石;如采用清淤加木桩的,按要求清去顶层淤泥后,打入木桩,在充填砂层,清理被挤出的软土,灌水让砂层沉实,对于需要铺混凝土垫层的,垫层铺好后,需要停留48小时,才能制模浇制基础,以使垫层有充分的凝固时间,让地基有一个稳定的过程。
  在基坑的开挖过程中,施工人员要注意现场实际地质与设计所提供的地质资料是否相符。如不相符,要及时向设计、监理部门反映,要求地质代表到现场鉴定处理,不要盲目浇制基础。
  2.3监理阶段
  输电线路的基础是隐蔽工程,是监理工作的重点,而软弱地基部分则是重中之重。因此,在工程开始施工前,应对设计资料进行全面、细致的审查,对工程的地质情况有全面的了解,并制定事前的控制点。针对目前基础工程的分包比较普遍,分包单位人员的素质又普遍不高的现象,监理要重点抓好以下工作:
  a)审查施工单位的施工组织设计和施工技术方案是否针对软弱地基采取了合适的排水措施和防止地基扰动措施。
  b)做好旁站监理。在软弱地基基础施工时,监理工作一定要到位,必须坚持全过程的旁站监理,监督施工单位严格按审定的施工方案施工,对施工过程做好详细的记录。
  c)监理施工单位的文明施工,尤其要加强对分包单位的管理。
  虽然软弱地基基础是输电线路建设的难点,但只要勘测设计、施工、监理人员有高度的责任感,密切配合,科学管理,就一定能使软弱地基的线路投资得到控制,质量得到保证,并能安全可靠运行。

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