變電站高填方地基沉降分析與加固處理策略探究一、引言1.1研究背景與意義隨著電力工業(yè)的迅猛發(fā)展以及城市化進程的持續(xù)推進，變電站作為電力系統(tǒng)中實現(xiàn)電能轉換、分配和控制的關鍵設施，其建設規(guī)模和數(shù)量與日俱增。在變電站的建設過程中，由于場地條件的限制，例如在山區(qū)、丘陵等地形復雜的區(qū)域，或者為了滿足特定的規(guī)劃要求，高填方地基工程變得極為普遍。高填方地基是指在建設場地中，通過回填大量的土石方，使地面標高達到設計要求的地基處理方式。然而，高填方地基存在著諸多潛在的問題，其中地基沉降問題尤為突出且危害嚴重。從地基沉降的成因來看，其涉及多個復雜因素。地基土自身的性質起著關鍵作用，若土質松散、彈性模量小且黏聚力弱，這類土壤就具有較強的可變形性，并且往往存在一定程度的不均勻性。隨著填方高度的不斷增加，土體所承受的壓力和應變顯著增大，導致土體本身的體積和強度發(fā)生改變，進而引發(fā)沉降。地下水位的變化也不容忽視，當?shù)叵滤桓哂诘孛鏁r，填方下部土層會因受到水的浮力等作用而失去部分支撐力，從而引發(fā)沉降。此外，填筑施工工藝是否合理直接關乎填方地基的質量，若施工過程不規(guī)范，如填方均勻性差、填筑密度不足以及壓實不充分等，均可能埋下地基沉降的隱患。地基沉降給變電站帶來的危害是多方面的。對于電力設備而言，嚴重的地基沉降會導致設備放置不平穩(wěn)，設備在運行過程中會產(chǎn)生異常振動和位移。以變壓器為例，若地基沉降致使其傾斜或位移超出允許范圍，可能會造成內部繞組變形、絕緣損壞，影響變壓器的正常變壓功能，甚至引發(fā)短路故障，嚴重威脅電力設備的運行穩(wěn)定性和使用壽命。從供電安全角度出發(fā)，高填方地基沉降會使地基降低，地面出現(xiàn)下陷。這不僅可能導致變電站內的電纜溝、電纜橋架等設施變形、斷裂，影響電力電纜的正常運行，還可能引發(fā)積水問題，當積水深度達到一定程度，就有可能造成電氣設備短路，進而引發(fā)火災等重大安全事故，對變電站所在地區(qū)的供電安全構成嚴重威脅。周邊建筑設施也會受到影響，若周邊建筑設施的地基條件較差，變電站的高填方地基沉降量過大時，會對周邊建筑設施產(chǎn)生附加應力，引發(fā)房屋傾斜、坍塌，以及地下管線破裂等問題，給周邊居民的生命財產(chǎn)安全帶來危害，同時也會引發(fā)一系列的社會糾紛和經(jīng)濟賠償問題。對變電站高填方地基沉降進行深入分析并采取有效的加固處理措施具有重大意義。從保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行方面來看，準確分析地基沉降原因和規(guī)律，能夠提前預測沉降趨勢，及時采取相應的加固措施，避免因地基沉降導致電力設備故障，確保電力系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定、可靠地運行，滿足社會對電力的持續(xù)需求。在降低工程風險方面，通過科學合理的加固處理，可以提高地基的承載力和穩(wěn)定性，減少因地基沉降引發(fā)的工程事故風險，降低工程后期的維修和整改成本，避免因工程事故導致的工期延誤和經(jīng)濟損失，保障變電站建設工程的順利進行，提高工程的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，開展變電站高填方地基沉降分析及加固處理的研究迫在眉睫，具有重要的現(xiàn)實意義和工程應用價值。1.2國內外研究現(xiàn)狀在高填方地基沉降分析及加固處理領域，國內外學者開展了大量研究工作，取得了一系列有價值的成果。國外在地基沉降理論研究方面起步較早，早在20世紀初，Terzaghi就提出了有效應力原理和一維固結理論，為地基沉降計算奠定了理論基礎。隨后，Biot進一步發(fā)展了三維固結理論，考慮了土體的彈性和滲流特性，使地基沉降分析更加符合實際情況。在高填方地基沉降研究中，國外學者通過現(xiàn)場監(jiān)測、室內試驗和數(shù)值模擬等方法，對填方高度、填料性質、壓實度等因素對沉降的影響進行了深入研究。例如，通過大量的現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，明確了填方高度與沉降量之間的正相關關系，即填方高度越高，地基沉降量越大。在室內試驗方面，利用先進的土工試驗設備，對不同填料的物理力學性質進行了詳細測試，分析了其在不同荷載條件下的變形特性。在數(shù)值模擬領域，運用有限元軟件如ANSYS、ABAQUS等，建立高填方地基的數(shù)值模型，模擬地基在填筑和運營過程中的沉降過程，預測沉降發(fā)展趨勢。國內對高填方地基沉降的研究也取得了豐碩成果。眾多學者在地基沉降理論研究、工程實踐應用和新技術研發(fā)等方面都有深入探索。在沉降分析方法上，除了應用經(jīng)典的地基沉降計算理論外，還結合國內工程實際情況，提出了一些改進的計算方法。例如，考慮到山區(qū)地基的復雜性，對傳統(tǒng)的分層總和法進行改進，引入了修正系數(shù)，以提高計算結果的準確性。在工程實踐中，通過對大量山區(qū)變電站高填方地基工程的監(jiān)測和分析，總結出了適合國內地質條件和工程特點的沉降控制經(jīng)驗。如在某山區(qū)變電站建設中，通過長期的沉降監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)填方材料的粒徑分布和壓實度對地基沉降有顯著影響，當采用級配良好的填料并保證較高的壓實度時，地基沉降量明顯減小。在高填方地基加固處理技術方面，國內外也有諸多研究成果。國外常用的加固方法包括強夯法、碎石樁法、CFG樁法等。強夯法通過重錘自由落下產(chǎn)生的強大沖擊力，使地基土得到壓實和加固，提高地基承載力，減少沉降量。碎石樁法是在地基中設置碎石樁，通過碎石樁與周圍土體形成復合地基，共同承擔上部荷載，增強地基的穩(wěn)定性。CFG樁法是利用水泥、粉煤灰、碎石等材料制成樁體，與樁間土和褥墊層形成復合地基，有效提高地基承載力，減小沉降。國內在借鑒國外先進技術的基礎上，也發(fā)展了一些具有特色的加固技術，如灰土擠密樁法、柱錘沖擴樁法等?；彝翑D密樁法適用于處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，通過成孔、夯填灰土等工序，使地基土得到擠密和加固，改善地基土的物理力學性質。柱錘沖擴樁法是利用柱錘沖擊成孔，然后向孔內填入建筑廢料、灰土等材料，分層夯實形成樁體，與樁間土形成復合地基，提高地基承載力，降低沉降。盡管國內外在變電站高填方地基沉降分析及加固處理方面已取得顯著成果，但仍存在一些不足之處。在沉降分析方面，現(xiàn)有理論和方法在考慮復雜地質條件和多因素耦合作用時存在一定局限性。例如，對于山區(qū)復雜地質條件下的地基，如存在斷層、巖溶等不良地質現(xiàn)象時，現(xiàn)有的沉降計算方法難以準確預測地基沉降。在加固處理技術方面，不同加固方法的適用范圍和效果評價還缺乏統(tǒng)一的標準和規(guī)范，在實際工程中，如何根據(jù)具體工程條件選擇最適宜的加固方法，還需要進一步研究和探討。此外，對于加固處理后的地基長期性能監(jiān)測和評估研究相對較少，無法全面了解加固后地基在長期使用過程中的穩(wěn)定性和可靠性。1.3研究內容與方法本論文圍繞變電站高填方地基沉降分析及加固處理展開研究，主要研究內容涵蓋地基沉降分析和加固處理兩大部分。在地基沉降分析方面，首先對某一特定的山區(qū)變電站高填方地基工程進行詳細的勘察和測量。通過地質鉆探、原位測試等手段，獲取地基土的物理力學性質指標，包括土的密度、含水率、壓縮模量、抗剪強度等；同時，利用水準儀、全站儀等測量儀器，精確測量地基的初始高程和不同時間段的沉降量，為后續(xù)的沉降分析提供詳實的數(shù)據(jù)基礎。然后，依據(jù)勘察和測量所得到的數(shù)據(jù)，運用經(jīng)典的地基沉降計算理論，如分層總和法、太沙基一維固結理論等，對地基沉降進行計算分析。并考慮地基土的非線性特性、填方高度、填料性質、地下水位變化等多種因素，采用數(shù)值模擬的方法，如有限元法、有限差分法等，建立高填方地基的數(shù)值模型，模擬地基在填筑和運營過程中的沉降過程，預測未來的沉降趨勢。此外，還深入分析地基沉降的原因，從地基土的工程地質條件、填方材料的特性、填筑施工工藝的質量、地下水的作用以及外部荷載的影響等多個角度進行探討，找出導致地基沉降的主要因素。在加固處理方面，根據(jù)地基沉降分析的結果，結合工程的實際情況和要求，制定多種可行的加固方案。包括強夯法加固方案，確定強夯的能級、夯擊次數(shù)、夯點間距等參數(shù)；CFG樁加固方案，設計CFG樁的樁徑、樁長、樁間距以及樁體材料的配合比；以及其他如灰土擠密樁法、柱錘沖擴樁法等加固方案。針對制定的加固方案，進行詳細的設計和計算。通過理論計算和數(shù)值模擬，確定加固方案的關鍵參數(shù)，評估加固效果，確保加固后的地基能夠滿足承載力和沉降要求。同時，制定合理的加固施工方案，明確施工流程、施工工藝、質量控制標準和安全保障措施等。在加固施工過程中，對施工進行全程監(jiān)督和質量控制。通過現(xiàn)場監(jiān)測、抽樣檢驗等手段，及時發(fā)現(xiàn)和解決施工中出現(xiàn)的問題，確保加固施工的質量和效果，使加固后的地基能夠長期穩(wěn)定地承載變電站的上部結構。為實現(xiàn)上述研究內容，本論文綜合運用多種研究方法。案例分析法是選取具有代表性的山區(qū)變電站高填方地基工程作為研究案例，對其地質條件、建設過程、沉降情況等進行詳細的調查和分析，總結經(jīng)驗教訓，為其他類似工程提供參考。理論研究法是運用土力學、地基基礎等相關學科的基本理論和方法，對高填方地基沉降的機理、計算方法以及加固處理的原理進行深入研究，為工程實踐提供理論支持。數(shù)值模擬法是借助專業(yè)的數(shù)值模擬軟件，如ANSYS、ABAQUS等，建立高填方地基的數(shù)值模型，模擬地基在不同工況下的力學響應和沉降變形，預測沉降發(fā)展趨勢，評估加固方案的效果。現(xiàn)場監(jiān)測法是在變電站高填方地基工程的建設和運營過程中，設置多個監(jiān)測點，采用水準儀、全站儀、分層沉降儀等監(jiān)測設備，對地基的沉降、位移、孔隙水壓力等參數(shù)進行長期實時監(jiān)測，獲取第一手數(shù)據(jù)，驗證理論分析和數(shù)值模擬的結果，為工程決策提供依據(jù)。通過多種研究方法的有機結合，全面深入地開展變電站高填方地基沉降分析及加固處理的研究，確保研究成果的科學性、可靠性和實用性。二、變電站高填方地基沉降分析2.1沉降原因分析2.1.1地基土性質地基土的性質是影響變電站高填方地基沉降的關鍵內在因素，其特性直接決定了地基的承載能力和變形特性。不同類型的地基土具有各異的物理力學性質。例如，砂土類地基土顆粒間的黏聚力極小，主要依靠摩擦力來維持土體的穩(wěn)定性。在高填方的荷載作用下，砂土顆粒容易發(fā)生相對位移和重新排列，導致土體結構的改變。這種結構變化會使得砂土的孔隙比減小，從而引發(fā)地基沉降。黏土類地基土則具有較大的黏聚力，但其透水性較差。在填方過程中，由于黏土孔隙中的水分難以快速排出，孔隙水壓力逐漸增大。根據(jù)有效應力原理，孔隙水壓力的增加會導致有效應力減小，進而降低土體的抗剪強度。隨著填方高度的不斷增加，土體在剪應力的作用下會產(chǎn)生較大的塑性變形，最終引發(fā)地基沉降。粉質土的性質則介于砂土和黏土之間，其黏聚力和摩擦力都相對較小，在高填方荷載下，粉質土的壓縮性較大，也容易導致地基沉降。地基土的不均勻性也是導致沉降的重要因素。在自然界中，地基土通常由多種不同性質的土層組成，這些土層在水平和垂直方向上的分布往往是不均勻的。不同土層的壓縮性、抗剪強度等力學性質存在差異，當受到高填方荷載作用時，各土層的變形程度不同，從而產(chǎn)生不均勻沉降。在某山區(qū)變電站高填方地基中，上層為粉質黏土，下層為強風化砂巖，粉質黏土的壓縮性較高，而強風化砂巖的壓縮性相對較低。在填方過程中，粉質黏土層產(chǎn)生了較大的沉降，而強風化砂巖層的沉降相對較小，這就導致了地基的不均勻沉降，進而影響了變電站設備基礎的穩(wěn)定性。地基土的物理力學性質還會受到環(huán)境因素的影響。例如，當?shù)鼗灵L期處于干濕循環(huán)或凍融循環(huán)的環(huán)境中，其結構會逐漸破壞，強度降低，壓縮性增大。在干濕循環(huán)過程中，土體中的水分反復蒸發(fā)和吸收，導致土體顆粒間的膠結作用減弱，顆粒發(fā)生松動和位移。在凍融循環(huán)過程中，土體中的水分結冰膨脹，融化后體積收縮，這會使土體產(chǎn)生裂縫和孔隙，從而降低土體的強度和穩(wěn)定性，增加地基沉降的風險。2.1.2地下水位地下水位在變電站高填方地基沉降過程中扮演著重要角色，其動態(tài)變化會對地基土的力學性質和地基的穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著影響。當?shù)叵滤簧仙龝r，填方下部土層會受到水的浮力作用，有效應力減小。根據(jù)土力學原理，土體的強度和穩(wěn)定性與有效應力密切相關，有效應力的減小會導致土體抗剪強度降低。在高填方荷載作用下，抗剪強度降低的土體更容易發(fā)生剪切破壞，從而引發(fā)地基沉降。在地下水位較高的地區(qū)建設變電站時，如果填方下部土層為粉質黏土，當?shù)叵滤簧仙?，粉質黏土的有效應力減小，土體變得更加松軟，在高填方的壓力下，很容易產(chǎn)生較大的沉降。地下水位上升還可能導致地基土的壓縮性增大。水的存在會使土體顆粒間的潤滑作用增強，顆粒間的摩擦力減小，在荷載作用下，土體顆粒更容易發(fā)生相對位移和重新排列，從而導致土體的壓縮變形增大。地下水位上升還可能引起地基土的濕陷性，對于濕陷性黃土等特殊土類，當土體浸水后，其結構迅速破壞，強度急劇降低，產(chǎn)生顯著的下沉變形。相反，當?shù)叵滤幌陆禃r，也會對地基沉降產(chǎn)生影響。地下水位下降會使地基土中的孔隙水壓力減小，有效應力增大。在有效應力增大的過程中，土體可能會發(fā)生壓縮變形，導致地基沉降。地下水位下降還可能引發(fā)地基土的收縮，使土體產(chǎn)生裂縫，進一步降低土體的強度和穩(wěn)定性，加劇地基沉降。在一些過度抽取地下水的地區(qū)，地下水位持續(xù)下降，導致地面沉降現(xiàn)象頻發(fā)，這也會對變電站高填方地基的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。此外，地下水位的波動變化對地基沉降的影響更為復雜。頻繁的水位波動會使地基土反復經(jīng)歷飽和與不飽和狀態(tài)，土體結構不斷受到破壞和重塑，從而導致土體強度和穩(wěn)定性的持續(xù)下降，增加地基沉降的可能性和沉降量。在靠近河流或湖泊的變電站建設中，由于水位受季節(jié)變化和降水影響較大，地下水位波動頻繁，地基沉降問題相對更為突出。2.1.3填筑施工工藝填筑施工工藝是影響變電站高填方地基沉降的關鍵外部因素，施工過程中的各個環(huán)節(jié)是否規(guī)范、合理，直接關系到填方地基的質量和穩(wěn)定性。在填筑施工中，填方均勻性差是導致地基沉降的常見問題之一。如果填方材料在粒徑、級配、含水量等方面存在較大差異，在填筑過程中沒有進行充分的攪拌和混合，就會導致填方土體在不同部位的物理力學性質不一致。在高填方荷載作用下，物理力學性質較差的部位更容易發(fā)生變形和沉降，從而引發(fā)地基的不均勻沉降。在某變電站高填方工程中，由于填方材料來源不同，部分區(qū)域的填方土中含有較多的大顆粒石塊，而其他區(qū)域則以細粒土為主，在填筑后，含有大顆粒石塊的區(qū)域沉降量較小，而細粒土區(qū)域沉降量較大，導致了地基的不均勻沉降，影響了變電站設備基礎的平整度和穩(wěn)定性。填筑密度不足也是引發(fā)地基沉降的重要原因。填筑密度不足意味著填方土體中的孔隙較多，土體的密實度不夠。在高填方荷載作用下，孔隙中的空氣和水分被擠出，土體顆粒進一步靠攏，導致土體體積減小，從而產(chǎn)生沉降。填筑密度不足還會降低土體的抗剪強度，使地基在承受荷載時更容易發(fā)生剪切破壞，加劇沉降的發(fā)展。在施工過程中，如果壓實機械的選擇不當、壓實遍數(shù)不足或壓實工藝不合理，都可能導致填筑密度達不到設計要求。使用小型壓實機械對大面積高填方進行壓實，由于其壓實能力有限，很難使填方土體達到足夠的密實度。壓實不充分同樣會對地基沉降產(chǎn)生不利影響。壓實不充分可能是由于壓實機械的壓實功不夠，或者在壓實過程中存在漏壓、欠壓等情況。壓實不充分的填方土體在長期荷載作用下，會逐漸發(fā)生蠕變變形，導致地基沉降不斷發(fā)展。在一些復雜地形的變電站高填方施工中，由于場地狹窄或地形起伏較大，壓實機械難以全面、均勻地進行壓實，容易出現(xiàn)壓實死角，這些區(qū)域的填方土體壓實度不足，后期很可能成為地基沉降的隱患點。填筑施工工藝中的施工順序和分層厚度控制不當也會影響地基沉降。如果沒有按照合理的施工順序進行填筑，例如先填筑邊緣區(qū)域后填筑中心區(qū)域，可能會導致地基土體的應力分布不均勻，從而引發(fā)不均勻沉降。分層厚度過大則會使下層土體在壓實過程中難以達到設計要求的密實度，上層土體的荷載又會對下層土體產(chǎn)生較大的壓力，導致下層土體進一步壓縮變形，增加地基沉降量。2.2沉降影響分析2.2.1對電力設備運行和穩(wěn)定性的影響地基沉降對電力設備的正常運行和穩(wěn)定性有著顯著的影響，這種影響主要體現(xiàn)在設備的安裝基礎和設備自身的結構及運行性能方面。當變電站高填方地基發(fā)生沉降時，首先會導致電力設備的安裝基礎不平穩(wěn)。以變壓器為例，它是變電站中極為重要的設備，通常重量較大，對安裝基礎的平整度和穩(wěn)定性要求極高。一旦地基沉降致使變壓器基礎出現(xiàn)傾斜或變形，變壓器自身的重心就會發(fā)生偏移。這種重心偏移會使變壓器在運行過程中產(chǎn)生異常振動，振動不僅會影響變壓器內部繞組的正常工作，導致繞組之間的絕緣受到磨損，增加短路故障的風險，還會使變壓器的噪音增大，嚴重時甚至會導致變壓器無法正常運行。在某變電站中，由于地基沉降，變壓器基礎傾斜了3度，變壓器運行時的振動幅值比正常情況增加了50%，經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)繞組的絕緣層出現(xiàn)了局部磨損的情況，如果不及時處理，可能會引發(fā)嚴重的電氣事故。對于一些精密的電力設備，如繼電保護裝置、自動化監(jiān)控設備等，地基沉降的影響更為明顯。這些設備對安裝環(huán)境的要求非常嚴格，微小的基礎變形都可能導致設備的傳感器、電路板等部件受到應力作用。當應力超過部件的承受范圍時，會使部件發(fā)生損壞或性能下降，從而影響設備對電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)測和控制功能。在實際運行中，曾出現(xiàn)過因地基沉降導致繼電保護裝置誤動作的情況，由于基礎的微小變形使裝置內部的繼電器觸點接觸不良，在電力系統(tǒng)正常運行時，該裝置卻發(fā)出了錯誤的跳閘信號，給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來了極大的威脅。電力設備在運行過程中，需要保持良好的電氣連接和機械穩(wěn)定性。地基沉降可能會導致設備之間的連接部件，如母線、電纜接頭等受到額外的拉力或壓力。當這些力超過連接部件的承受能力時，會使連接部位松動、接觸電阻增大，進而引發(fā)發(fā)熱、放電等問題，影響電力設備的正常運行。嚴重的情況下，還可能導致連接部件斷裂，造成電力設備的停電事故。在某變電站的擴建工程中，由于新填方區(qū)域的地基沉降，使得新安裝設備與原有設備之間的母線連接受到拉扯，母線接頭處出現(xiàn)了發(fā)熱現(xiàn)象，溫度比正常情況高出30℃，如果不及時處理，可能會引發(fā)母線短路故障，影響整個變電站的供電。2.2.2對供電安全的影響高填方地基沉降給變電站所在地區(qū)的供電安全帶來了諸多隱患，這些隱患主要體現(xiàn)在電氣設備故障、積水引發(fā)事故以及供電可靠性降低等方面。地基沉降會導致地基降低，地面出現(xiàn)下陷，這對變電站內的電纜溝、電纜橋架等設施會產(chǎn)生嚴重影響。電纜溝和電纜橋架是電力電纜的重要保護設施，它們的變形或斷裂會使電纜受到擠壓、拉伸等外力作用。當外力超過電纜的承受能力時，會導致電纜的絕緣層損壞，引發(fā)電纜短路故障。在某山區(qū)變電站，由于高填方地基沉降，電纜溝出現(xiàn)了多處斷裂，部分電纜被擠壓變形，絕緣層受損，最終引發(fā)了電纜短路，導致該變電站所供電區(qū)域大面積停電，給當?shù)鼐用窈推髽I(yè)的生產(chǎn)生活帶來了極大的不便。地面下陷還容易引發(fā)積水問題。在雨季或遭遇強降雨時，變電站內的積水無法及時排出，當積水深度達到一定程度時，會淹沒電氣設備的底部。電氣設備在水中浸泡后，其絕緣性能會急劇下降，容易發(fā)生短路故障，進而引發(fā)火災等重大安全事故。在一些地勢較低的變電站，由于地基沉降導致積水問題嚴重，曾經(jīng)發(fā)生過電氣設備因積水短路而引發(fā)火災的案例，不僅造成了電力設備的嚴重損壞，還威脅到了變電站工作人員的生命安全。地基沉降對供電可靠性的影響也不容忽視。由于地基沉降可能導致電力設備故障和供電線路中斷，使得變電站無法正常向用戶供電，供電可靠性大大降低。這對于一些對供電可靠性要求極高的用戶，如醫(yī)院、金融機構、交通樞紐等，會造成巨大的損失。醫(yī)院在手術過程中突然停電，可能會危及患者的生命安全；金融機構停電會導致交易中斷，造成經(jīng)濟損失；交通樞紐停電會影響交通秩序，引發(fā)混亂。因此，高填方地基沉降對供電安全的影響，不僅關系到電力系統(tǒng)的正常運行，還關系到社會的穩(wěn)定和經(jīng)濟的發(fā)展。2.2.3對周邊建筑設施的影響變電站高填方地基沉降量過大時，會對周邊建筑設施產(chǎn)生嚴重的影響，這種影響主要體現(xiàn)在房屋傾斜、坍塌以及地下管線破裂等方面。當變電站高填方地基發(fā)生沉降時，會在周邊土體中產(chǎn)生附加應力。如果周邊建筑設施的地基條件較差，無法承受這種附加應力，就會導致建筑設施的基礎發(fā)生變形。對于房屋而言，基礎變形會使房屋的結構受到破壞，墻體出現(xiàn)裂縫，進而導致房屋傾斜。在某變電站附近的居民區(qū)，由于變電站高填方地基沉降，周邊多棟房屋出現(xiàn)了不同程度的傾斜，傾斜角度最大的達到了5度，嚴重影響了居民的居住安全。隨著地基沉降的進一步發(fā)展，如果房屋的傾斜程度超過了其結構的承載能力，就會發(fā)生坍塌事故，給居民的生命財產(chǎn)安全帶來巨大威脅。地下管線是城市基礎設施的重要組成部分，如供水、排水、燃氣、通信等管線。變電站高填方地基沉降會使地下管線受到拉伸、擠壓等外力作用。當這些外力超過管線的承受能力時，會導致管線破裂。供水管線破裂會造成水資源浪費，影響居民的正常用水；排水管線破裂會導致污水泄漏，污染環(huán)境；燃氣管線破裂會引發(fā)燃氣泄漏，存在爆炸的危險；通信管線破裂會導致通信中斷，影響信息的傳遞。在某城市的變電站周邊，由于地基沉降，地下的供水和燃氣管道發(fā)生了破裂，造成了大面積停水和燃氣泄漏，給當?shù)鼐用竦纳顜砹藰O大的不便，同時也存在著嚴重的安全隱患。變電站高填方地基沉降對周邊建筑設施的影響還可能引發(fā)一系列的社會糾紛和經(jīng)濟賠償問題。當周邊建筑設施受到損壞時，居民會要求變電站的建設或運營單位進行賠償，這會給相關單位帶來經(jīng)濟損失。同時，社會糾紛的發(fā)生也會影響社會的和諧穩(wěn)定。因此，在變電站建設和運營過程中，必須高度重視高填方地基沉降對周邊建筑設施的影響，采取有效的措施加以防范和治理。三、變電站高填方地基加固處理方法3.1植筋法加固植筋法作為一種常見且有效的地基加固方法，在變電站高填方地基處理中發(fā)揮著重要作用。其加固原理基于對土體結構的增強和土體與鋼筋之間協(xié)同工作機制的利用。具體而言，施工時首先在地基下部按照一定的間距和深度進行鉆孔，鉆孔的深度和間距需根據(jù)地基的具體情況以及設計要求進行精確計算和確定。完成鉆孔后，將準備好的鋼筋插入孔中，隨后向孔內注入高強度的鋼筋水泥漿。鋼筋水泥漿在注入過程中，會充分填充鋼筋與孔壁之間的空隙，并與周圍土體緊密結合。隨著時間的推移，水泥漿逐漸凝固硬化，將鋼筋與周圍土體牢固地耦合成一體，形成一個具有較高強度和穩(wěn)定性的復合結構。這種加固方式的優(yōu)點十分顯著。從施工便捷性角度來看，植筋法的施工過程相對簡單，所需的施工設備和工具較為常見，對施工場地的要求也相對較低。施工人員只需具備一定的專業(yè)技能和經(jīng)驗，就能熟練操作鉆孔、插筋和注漿等工序，這使得植筋法在各種復雜的施工環(huán)境中都具有較高的可行性。在一些地形狹窄、施工空間有限的變電站建設場地，植筋法能夠靈活應用，順利完成地基加固施工。成本方面，植筋法相較于一些其他的地基加固方法，成本相對較低。它不需要大型的施工機械和昂貴的加固材料，主要成本集中在鋼筋、水泥漿以及人工費用上。通過合理的材料采購和施工組織，能夠有效控制成本，為工程建設節(jié)省資金。在某變電站高填方地基加固工程中，采用植筋法進行加固，與采用其他加固方法相比，成本降低了約20%，在保證加固效果的同時，實現(xiàn)了良好的經(jīng)濟效益。植筋法適用于多種地質條件下的變電站高填方地基加固。在土質較為松散、地基承載力較低的區(qū)域，通過植筋法能夠有效地增強地基的承載能力，減少地基沉降。當遇到地基土不均勻的情況時，植筋法可以針對不同部位的土體特性，靈活調整鋼筋的布置和注漿量，使地基的整體性能得到改善，提高地基的穩(wěn)定性。對于一些對地基沉降要求較為嚴格的變電站設備基礎區(qū)域，植筋法能夠提供可靠的加固效果，確保設備的正常運行和安全穩(wěn)定。3.2鋼板樁法加固鋼板樁法是一種常用的地基加固方法，在變電站高填方地基處理中具有獨特的優(yōu)勢和應用價值。其加固原理基于鋼板樁與周圍土體的協(xié)同工作機制。鋼板樁通常采用帶有鎖口的型鋼，其截面形狀多樣，常見的有直板形、槽形及Z形等，這些不同形狀的鋼板樁具有各自的特點和適用場景。在實際施工時，首先將鋼板樁通過專業(yè)的打樁設備嵌入地下，鋼板樁的嵌入深度需根據(jù)地基的具體情況和設計要求進行精確計算和確定，以確保其能夠有效發(fā)揮加固作用。鋼板樁嵌入地下后，關鍵的步驟是通過循環(huán)向鋼板樁內注入壓漿。壓漿通常采用水泥漿、水泥砂漿或其他具有良好粘結性能和強度的漿液。在注入過程中，壓漿會通過鋼板樁的鎖口或預留的注漿孔滲透到周圍土體中，隨著壓漿的不斷注入，鋼板樁與周圍土體之間的空隙被填滿，壓漿與土體相互作用，形成一種緊密的連接。這種連接使得鋼板樁與周圍土體形成一個整體，共同承擔上部荷載。當變電站高填方地基受到上部荷載作用時，鋼板樁能夠將荷載分散傳遞到周圍土體中，同時利用自身的高強度和剛度，限制土體的變形和位移，從而有效防止地基沉降的發(fā)生。鋼板樁法加固具有諸多優(yōu)點。施工周期短是其顯著優(yōu)勢之一，由于鋼板樁的施工工藝相對成熟，打樁設備操作簡便，能夠快速將鋼板樁嵌入地下并完成壓漿工作，相比一些其他的地基加固方法，如深層攪拌樁法等，大大縮短了施工時間，能夠滿足變電站建設工程對工期的要求。在某變電站高填方地基加固工程中，采用鋼板樁法進行加固，整個施工過程僅用了20天，而采用深層攪拌樁法預計需要40天，鋼板樁法的施工周期明顯更短，為工程的早日竣工提供了有力保障。從加固效果來看，鋼板樁法能夠顯著提高地基的穩(wěn)定性和承載能力。鋼板樁與周圍土體形成的復合結構，具有較高的強度和抗變形能力，能夠有效抵抗地基沉降和土體的側向位移。在實際工程中，通過對采用鋼板樁法加固后的地基進行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)地基的沉降量明顯減小，土體的側向位移也得到了有效控制，滿足了變電站對地基穩(wěn)定性的要求。然而，鋼板樁法也存在一定的局限性，其中成本較高是主要問題。鋼板樁本身的材料成本相對較高，尤其是一些高強度、耐腐蝕的鋼板樁，價格更為昂貴。打樁設備的租賃和使用成本以及壓漿材料的費用也增加了整體的工程成本。在某變電站高填方地基加固工程中，采用鋼板樁法的成本比植筋法高出約30%，這使得在一些對成本控制較為嚴格的工程中，鋼板樁法的應用受到一定限制。鋼板樁法適用于多種地質條件下的變電站高填方地基加固。在軟土地基區(qū)域，由于軟土的強度低、壓縮性大，容易導致地基沉降，鋼板樁法能夠有效地增強地基的承載能力，提高地基的穩(wěn)定性。在地下水位較高的地區(qū)，鋼板樁還具有良好的防水性能，能夠阻止地下水對地基的侵蝕，進一步保證地基的穩(wěn)定性。對于一些對地基沉降要求嚴格的變電站關鍵區(qū)域，如主變壓器基礎、高壓配電室基礎等，鋼板樁法的加固效果能夠滿足其高精度的要求，確保電力設備的安全穩(wěn)定運行。3.3現(xiàn)澆樁法加固現(xiàn)澆樁法是一種通過混凝土澆筑形成樁體，從而提高地基質量和強化地基承載力的加固方法，在變電站高填方地基加固中具有獨特的作用。其施工原理是先在地基中按照設計要求的位置和間距進行成孔作業(yè)。成孔方法多樣，常見的有鉆孔法、沖孔法和挖孔法等，具體選擇哪種方法需根據(jù)地基的地質條件、樁的設計要求以及施工現(xiàn)場的實際情況來確定。在某變電站高填方地基加固工程中，由于地基土為粉質黏土，且地下水位較高，為防止塌孔，采用了泥漿護壁鉆孔法進行成孔。成孔完成后，將鋼筋籠放入孔內，鋼筋籠的作用是增強樁體的抗拉強度，確保樁體在承受外力時不會發(fā)生斷裂。然后，通過導管將混凝土澆筑到孔內，隨著混凝土的不斷澆筑，孔內的空氣和泥漿被排出，混凝土逐漸填充整個孔道，形成樁體。在混凝土澆筑過程中，需要嚴格控制混凝土的坍落度、澆筑速度和澆筑高度，以保證樁體的質量。與其他加固方法相比，現(xiàn)澆樁法在施工速度上具有明顯優(yōu)勢。它無需像植筋法那樣進行繁瑣的鉆孔、插筋和注漿等工序，也不像鋼板樁法那樣需要進行鋼板樁的打入和壓漿操作，施工流程相對簡潔，能夠在較短的時間內完成樁體的施工，從而加快整個地基加固工程的進度。在某變電站高填方地基加固項目中，采用現(xiàn)澆樁法進行加固，施工周期比采用植筋法縮短了約30%，比采用鋼板樁法縮短了約20%，為變電站的早日建成投入使用提供了有力保障?，F(xiàn)澆樁法在施工過程中還具有很強的靈活性。它可以根據(jù)地基的實際情況和設計要求，靈活調整樁的直徑、長度和間距。在地質條件復雜、地基土不均勻的區(qū)域，可以通過增加樁的長度或減小樁的間距來提高地基的承載能力；在對地基沉降要求較高的區(qū)域，可以采用大直徑的樁來增強地基的穩(wěn)定性。對于變電站內不同功能區(qū)域的地基加固需求，現(xiàn)澆樁法能夠很好地滿足，如在主變壓器基礎區(qū)域，由于主變壓器重量大，對地基承載力要求高，可以采用大直徑、長樁進行加固；在配電裝置區(qū)域，根據(jù)其荷載情況和地基條件，可以采用相對較小直徑和長度的樁進行加固。然而，現(xiàn)澆樁法也存在成本較高的問題。其成本主要包括混凝土材料費用、鋼筋籠制作費用、成孔設備租賃費用以及人工費用等?；炷敛牧系挠昧枯^大，且隨著市場價格的波動，會對成本產(chǎn)生較大影響。在某變電站高填方地基加固工程中，采用現(xiàn)澆樁法的成本比植筋法高出約40%，比鋼板樁法高出約10%。這使得在一些對成本控制較為嚴格的工程中，現(xiàn)澆樁法的應用受到一定限制?，F(xiàn)澆樁法適用于多種地質條件下的變電站高填方地基加固。在軟土地基區(qū)域，由于軟土的強度低、壓縮性大，容易導致地基沉降，現(xiàn)澆樁法能夠通過樁體將上部荷載傳遞到深層的堅硬土層，有效提高地基的承載能力，減少地基沉降。在某軟土地基上的變電站建設中，采用現(xiàn)澆樁法進行地基加固，加固后地基的沉降量明顯減小，滿足了變電站對地基沉降的要求。對于地下水位較高的地區(qū)，現(xiàn)澆樁法可以采用水下混凝土澆筑的方式進行施工，確保樁體的質量和穩(wěn)定性。在一些山區(qū)變電站建設中，由于地形復雜，地基土不均勻，現(xiàn)澆樁法能夠根據(jù)實際情況靈活調整樁的參數(shù)，有效解決地基加固問題，保障變電站的安全穩(wěn)定運行。3.4強夯法加固3.4.1強夯置換法強夯置換法是強夯法的一種特殊應用形式，主要用于加固飽和軟粘土地基，其加固機理與傳統(tǒng)強夯法有所不同。該方法通過利用重錘從高處自由落下產(chǎn)生的高沖擊能，將碎石、片石、礦渣等性能優(yōu)良的材料強力擠入地基中。在這一過程中，根據(jù)置換方式的差異，主要可分為整式置換和樁式置換兩種方式。整式置換，也被稱為強夯置換擠淤沉堤，其工作原理是通過密集的夯擊點形成線置換或面置換。在具體施工時，強夯產(chǎn)生的強大沖擊能會將含水量高、抗剪強度低且具有觸變性的淤泥等軟弱土擠開，隨后置換以抗剪強度高、級配良好且透水性好的塊石、碎石或石渣等材料。這些置換材料在夯擊作用下相互擠壓、填充，最終形成一個密實度高、壓縮性低、應力擴散性能良好且承載力高的墊層。整式置換法適用于處理大面積的淤泥、淤泥質軟土地基。在某沿海地區(qū)變電站的高填方地基處理中，該區(qū)域地基主要為深厚的淤泥質土層，采用整式置換法，通過強夯將塊石等材料置換到地基中，形成了厚度達3米的穩(wěn)定墊層，有效提高了地基的承載能力，滿足了變電站建設的要求。樁式置換，即強夯置換碎石墩復合地基，屬于墩柱式置換的形式。施工時，先利用夯能作為置換軟土的手段，將地基土擠密或排開，然后把塊石、碎石、砂礫等質地堅硬的散體材料多次填入夯坑并進行夯擊，最終在地基中形成密實的柱狀砂石墩。這些砂石墩與周圍混有砂石的墩間土共同作用，形成復合地基。對于飽和粘性土，強夯置換法除了置換作用外，還具有排水和動力固結作用。樁式置換法適用于處理高壓縮性軟粘土地基，尤其適用于對地基變形控制要求相對不那么嚴格的工程。在某山區(qū)變電站高填方地基加固工程中，地基土為高壓縮性的軟粘土，采用樁式置換法，在地基中形成了直徑0.8米、間距2米的碎石墩，經(jīng)檢測，加固后的地基承載力提高了80%，有效減少了地基沉降。無論是整式置換還是樁式置換，強夯置換法在施工前都必須通過現(xiàn)場試驗來確定其適用性和處理效果。應在施工現(xiàn)場有代表性的場地上選取一個或幾個試驗區(qū)，進行試夯或試驗性施工，試驗區(qū)數(shù)量需根據(jù)建筑場地復雜程度、建筑規(guī)模及建筑類型確定。在施工過程中，需要嚴格控制各項參數(shù)，如夯錘質量、落距、夯擊次數(shù)、填料性質和數(shù)量等，以確保加固效果。3.4.2強夯墊層法強夯墊層法是一種針對特殊地基條件的加固方法，尤其適用于處理發(fā)電廠排放粉煤灰排灰場等類似的軟弱地基。其施工原理是在處理這類地基時，通過內摻一定比例的生石灰粉與地基土進行充分拌勻，然后再進行強夯作業(yè)。生石灰粉在其中起著關鍵作用。生石灰粉遇水后會發(fā)生化學反應，產(chǎn)生大量的熱量，同時體積膨脹。這一反應過程能夠使地基土中的水分被吸收，降低土體的含水率，改善土體的物理性質。生石灰與土中的水分反應生成氫氧化鈣，氫氧化鈣又會與土中的二氧化硅、氧化鋁等成分發(fā)生反應，形成一種具有膠凝性的物質，從而增強土體顆粒之間的粘結力，提高土體的強度和穩(wěn)定性。在具體施工過程中，首先要根據(jù)地基土的性質和處理要求，確定生石灰粉的摻入比例。一般來說，生石灰粉的摻入量為地基土質量的5%-15%，具體數(shù)值需通過現(xiàn)場試驗確定。將生石灰粉與地基土按照設計比例進行均勻混合，可以采用專用的攪拌設備，確保生石灰粉在地基土中分布均勻。完成拌勻后，即可進行強夯施工。強夯施工過程中，要根據(jù)地基的實際情況和設計要求，合理確定強夯的能級、夯擊次數(shù)、夯點間距等參數(shù)。強夯墊層法具有顯著的加固效果。通過內摻生石灰粉并強夯，能夠有效提高地基的承載力，降低地基的壓縮性，減少地基沉降。在某發(fā)電廠排灰場地基處理工程中，采用強夯墊層法，將生石灰粉按10%的比例摻入地基土中，經(jīng)過強夯處理后，地基承載力提高了1.5倍，壓縮模量增大了80%，地基沉降量明顯減小，滿足了后續(xù)建設工程對地基的要求。這種方法還具有施工工藝相對簡單、成本較低等優(yōu)點，在類似的軟弱地基處理工程中具有較高的應用價值。3.5其他加固方法除了上述常見的加固方法外，地質聚合物注漿技術也在變電站高填方地基加固中展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。地質聚合物是一種新型的無機非金屬材料，由硅鋁酸鹽原料在堿性激發(fā)劑的作用下，通過聚合反應形成三維網(wǎng)狀結構。其注漿技術原理是將地質聚合物漿液通過壓力注入到地基土體的孔隙、裂縫等薄弱部位。漿液在土體中擴散、滲透并固化，與土體形成一個緊密結合的整體。這種結合不僅填充了土體中的空隙，提高了土體的密實度，還通過化學反應增強了土體顆粒之間的粘結力，從而顯著提高地基的承載能力和穩(wěn)定性。地質聚合物注漿技術具有諸多優(yōu)點。操作簡便性方面，該技術施工過程相對簡單，不需要大型復雜的施工設備，施工人員易于掌握操作技巧，能夠快速完成注漿作業(yè)。在某變電站高填方地基加固工程中，采用地質聚合物注漿技術，施工團隊僅用了一周時間就完成了注漿施工，大大縮短了工程周期。從加固效果來看，地質聚合物具有較高的早期強度和后期穩(wěn)定性，能夠有效改善地基的物理力學性質，減少地基沉降。經(jīng)檢測，加固后的地基承載力提高了60%，沉降量減少了約50%。該技術還具有良好的耐久性和抗?jié)B性，能夠抵抗地下水和其他有害物質的侵蝕，延長地基的使用壽命。地質聚合物注漿技術適用于多種地質條件下的變電站高填方地基加固。對于地基土為砂土、粉土等透水性較好的土層，地質聚合物漿液能夠迅速滲透并固化，形成有效的加固結構；對于存在裂縫、溶洞等缺陷的地基，該技術能夠填充和封堵這些缺陷，增強地基的整體性。在某山區(qū)變電站建設中，地基存在多處小型溶洞，采用地質聚合物注漿技術進行處理后，地基的穩(wěn)定性得到了有效保障，滿足了變電站建設的要求。四、案例分析4.1案例一：[具體變電站名稱1]4.1.1工程概況[具體變電站名稱1]位于[具體地理位置]，該地區(qū)地形復雜，屬于典型的山區(qū)地貌，地勢起伏較大。場地原始地形標高在[X1]米至[X2]米之間，而變電站設計地面標高為[X3]米，為滿足設計要求，需進行高填方作業(yè)。填方區(qū)域主要集中在變電站的東側和南側，填方總面積達到[具體面積]平方米。場地的工程地質條件較為復雜，自上而下主要分布著以下土層：第一層為雜填土，厚度在0.5米至1.5米之間，主要由建筑垃圾、生活垃圾以及粘性土組成，土質不均勻，結構松散，承載力較低；第二層為粉質黏土，厚度約為3米至5米，呈可塑狀態(tài)，壓縮性中等，地基承載力特征值約為120kPa，但該層土在水平方向上存在一定的不均勻性；第三層為強風化砂巖，厚度較大，巖石風化強烈，巖體破碎，地基承載力特征值約為200kPa，但由于風化程度的差異，其力學性質也存在一定的變化。填方高度根據(jù)場地地形和設計要求，在不同區(qū)域有所不同，最大填方高度達到10米。填方規(guī)模較大，填方總量約為[具體填方量]立方米。填方材料主要來源于附近山體開挖的土石方，經(jīng)檢測，填方材料的顆粒級配較差，含泥量較高，這對填方地基的質量和穩(wěn)定性產(chǎn)生了一定的影響。4.1.2地基沉降情況及原因分析在變電站建成投入運行后的一段時間內，通過沉降觀測發(fā)現(xiàn)，地基出現(xiàn)了明顯的沉降現(xiàn)象。沉降觀測數(shù)據(jù)顯示，在運行后的前6個月內，最大沉降量達到了150mm，且沉降主要集中在填方高度較大的東側區(qū)域。隨著時間的推移，沉降仍在持續(xù)發(fā)展，在運行1年后，最大沉降量達到了250mm，部分區(qū)域出現(xiàn)了不均勻沉降，相鄰測點的沉降差最大達到了50mm。通過現(xiàn)場勘察和檢測分析，認為導致該變電站地基沉降的原因主要有以下幾點：地基土性質：場地內的雜填土和粉質黏土壓縮性較高，且雜填土結構松散，承載力低。在高填方荷載作用下，這些土層容易產(chǎn)生較大的壓縮變形，從而導致地基沉降。地基土在水平和垂直方向上存在不均勻性，不同部位的土體力學性質差異較大，在荷載作用下，各部位的沉降量不一致，進而引發(fā)不均勻沉降。地下水位：該地區(qū)地下水位較高，在填方施工前，地下水位距離地面約2米。填方后，由于填方土體的滲透性較差，地下水位在填方區(qū)域內逐漸上升，最高時距離地面僅1米。地下水位的上升使填方下部土層處于飽和狀態(tài)，土體的有效應力減小，抗剪強度降低，從而導致地基沉降。填筑施工工藝：在填方施工過程中，由于施工管理不善，存在填方均勻性差的問題。填方材料的顆粒級配和含泥量在不同區(qū)域差異較大，沒有進行充分的攪拌和混合，導致填方土體在不同部位的物理力學性質不一致。填筑密度不足，部分區(qū)域的壓實度未達到設計要求，在高填方荷載作用下，這些區(qū)域的土體繼續(xù)壓縮，產(chǎn)生沉降。施工過程中還存在壓實不充分的情況，壓路機的壓實遍數(shù)不足，導致土體密實度不夠，這也是地基沉降的一個重要原因。4.1.3加固處理方案及實施過程針對該變電站的地基沉降問題，經(jīng)過專家論證和方案比選，最終確定采用強夯法和CFG樁復合地基相結合的加固處理方案。強夯法：強夯能級選擇為3000kN?m，夯錘重15t，落距20m。夯擊次數(shù)根據(jù)現(xiàn)場試夯確定，一般為8-10擊，以最后兩擊的平均夯沉量不大于50mm為控制標準。夯點布置采用正方形網(wǎng)格，夯點間距為4m。在強夯施工前，先對場地進行平整，清除表層松散土和雜物。然后，按照設計要求的夯點位置進行測量放線，確定夯點位置。強夯施工時，采用分段施工的方式，從邊緣向中間逐步推進。每夯完一遍后，用推土機將夯坑填平，再進行下一遍夯擊。在強夯過程中，嚴格控制夯錘的落距和夯擊次數(shù)，確保強夯施工質量。CFG樁復合地基：CFG樁采用長螺旋鉆孔泵送成樁工藝，樁徑為400mm，樁長根據(jù)地基土層情況和設計要求確定，一般為8-10米，樁間距為1.5m。樁體材料采用C20混凝土，由水泥、粉煤灰、碎石、砂和水按一定比例配制而成。在CFG樁施工前，先進行試樁，以確定合理的施工參數(shù)，如鉆進速度、泵送壓力、提鉆速度等。施工時，按照設計要求的樁位進行測量放線，確定樁位。長螺旋鉆機就位后，調整鉆桿垂直度，使其偏差不大于1%。然后開始鉆進，當鉆進至設計深度后，停止鉆進，開始泵送混凝土。在泵送混凝土的同時，緩慢提升鉆桿，確保樁體混凝土的密實性。樁體施工完成后，進行樁頂處理，將樁頂多余的混凝土鑿除，使樁頂標高符合設計要求。褥墊層設置：在CFG樁施工完成后，鋪設300mm厚的褥墊層，褥墊層材料采用級配砂石，最大粒徑不超過30mm。褥墊層的作用是調整樁土應力比，使樁和樁間土共同承擔上部荷載，提高地基的承載能力和穩(wěn)定性。鋪設褥墊層時，先將級配砂石均勻攤鋪在樁頂，然后用壓路機進行碾壓，使其壓實度達到設計要求。在加固處理方案實施過程中，嚴格按照設計要求和施工規(guī)范進行施工，加強對施工過程的質量控制。對強夯施工的夯擊參數(shù)、夯點位置等進行實時監(jiān)測和記錄，確保強夯施工質量符合要求。對CFG樁施工的樁位、樁徑、樁長、混凝土強度等進行嚴格檢查，每根樁都進行了樁身完整性檢測和單樁承載力檢測，確保CFG樁的質量和承載能力滿足設計要求。4.1.4加固效果評估加固處理完成后，通過沉降觀測、承載力檢測等手段對加固效果進行了評估。沉降觀測數(shù)據(jù)顯示，在加固處理后的前6個月內，地基沉降量明顯減小，最大沉降量僅為20mm，且沉降基本趨于穩(wěn)定。在后續(xù)的1年觀測期內，地基沉降量進一步減小，最大沉降量為5mm，說明加固處理有效地控制了地基沉降。承載力檢測采用靜載荷試驗，在加固后的地基上選取了多個測試點進行試驗。試驗結果表明，加固后的地基承載力特征值達到了300kPa以上，滿足變電站設計要求。復合地基的變形模量也有了顯著提高，表明地基的穩(wěn)定性得到了增強。通過對該變電站加固處理后的效果評估，驗證了強夯法和CFG樁復合地基相結合的加固處理方案的有效性。該方案有效地提高了地基的承載能力和穩(wěn)定性，控制了地基沉降，確保了變電站的安全穩(wěn)定運行，為類似工程的地基加固處理提供了有益的參考和借鑒。4.2案例二：[具體變電站名稱2]4.2.1工程概況[具體變電站名稱2]坐落于[具體地理位置]，此地屬于丘陵地帶，地勢呈現(xiàn)出一定的起伏態(tài)勢。場地原始地形標高處于[Y1]米至[Y2]米之間，而變電站的設計地面標高設定為[Y3]米，為了達到設計要求，需要進行高填方作業(yè)。填方區(qū)域主要集中在變電站的北側和西側，填方總面積達到[具體面積]平方米。場地的工程地質條件較為復雜，從地表向下依次分布著以下土層：第一層是素填土，厚度在1米至2米之間，主要由粘性土組成，土質較為均勻，但密實度較低，承載力相對較弱；第二層為淤泥質粉質黏土，厚度約為4米至6米，呈流塑狀態(tài)，壓縮性高，地基承載力特征值約為80kPa，該層土的含水量高，抗剪強度低，是影響地基穩(wěn)定性的關鍵土層；第三層為中風化花崗巖，厚度較大，巖石完整性較好，地基承載力特征值約為500kPa，但由于該層巖石埋藏較深，上部軟土層較厚，對地基的沉降控制帶來了較大挑戰(zhàn)。填方高度依據(jù)場地地形和設計要求，在不同區(qū)域有所不同，最大填方高度達到12米。填方規(guī)模較大，填方總量約為[具體填方量]立方米。填方材料主要來源于附近道路工程的廢棄土石方，經(jīng)檢測，填方材料的顆粒級配一般，含有一定量的雜質，這對填方地基的質量和穩(wěn)定性產(chǎn)生了一定的不利影響。4.2.2地基沉降情況及原因分析在變電站建成并投入運行一段時間后，通過沉降觀測發(fā)現(xiàn)，地基出現(xiàn)了較為嚴重的沉降現(xiàn)象。沉降觀測數(shù)據(jù)顯示，在運行后的前3個月內，最大沉降量達到了120mm，且沉降主要集中在填方高度較大的北側區(qū)域。隨著時間的推移，沉降持續(xù)發(fā)展，在運行6個月后，最大沉降量達到了200mm，部分區(qū)域出現(xiàn)了明顯的不均勻沉降，相鄰測點的沉降差最大達到了40mm。通過現(xiàn)場勘察和檢測分析，認為導致該變電站地基沉降的原因主要有以下幾點：地基土性質：場地內的素填土和淤泥質粉質黏土壓縮性高，尤其是淤泥質粉質黏土，其含水量高、孔隙比大、抗剪強度低，在高填方荷載作用下，極易產(chǎn)生較大的壓縮變形，從而導致地基沉降。地基土在水平和垂直方向上存在明顯的不均勻性，不同部位的土體力學性質差異較大，在荷載作用下，各部位的沉降量不一致，進而引發(fā)不均勻沉降。地下水位：該地區(qū)地下水位較高，在填方施工前，地下水位距離地面約1.5米。填方后，由于填方土體的滲透性較差，地下水位在填方區(qū)域內逐漸上升，最高時距離地面僅0.5米。地下水位的上升使填方下部土層長期處于飽和狀態(tài)，土體的有效應力減小，抗剪強度降低，從而導致地基沉降。填筑施工工藝：在填方施工過程中，存在填方均勻性差的問題。填方材料的顆粒級配和雜質含量在不同區(qū)域差異較大，沒有進行充分的攪拌和混合，導致填方土體在不同部位的物理力學性質不一致。填筑密度不足，部分區(qū)域的壓實度未達到設計要求，在高填方荷載作用下，這些區(qū)域的土體繼續(xù)壓縮，產(chǎn)生沉降。施工過程中還存在壓實不充分的情況，壓路機的壓實遍數(shù)不足，導致土體密實度不夠，這也是地基沉降的一個重要原因。4.2.3加固處理方案及實施過程針對該變電站的地基沉降問題，經(jīng)過專家論證和方案比選，最終確定采用鋼板樁法和地質聚合物注漿技術相結合的加固處理方案。鋼板樁法：選用拉森Ⅳ型鋼板樁，樁長根據(jù)地基土層情況和設計要求確定，一般為10-12米，樁間距為0.5m。采用振動錘打樁方式將鋼板樁打入地下，在打樁過程中，嚴格控制鋼板樁的垂直度和入土深度，確保鋼板樁的施工質量。鋼板樁打入完成后，通過循環(huán)向鋼板樁內注入水泥漿，使鋼板樁與周圍土體緊密結合，形成一個整體，共同承擔上部荷載。地質聚合物注漿技術：在鋼板樁施工完成后，采用地質聚合物注漿技術對地基進行進一步加固。首先，根據(jù)地基的實際情況和設計要求，確定注漿孔的位置和間距，一般注漿孔間距為1-1.5米。然后，使用鉆機在地基中鉆孔，鉆孔深度根據(jù)地基土層情況確定，一般要穿透淤泥質粉質黏土層，進入中風化花崗巖一定深度。鉆孔完成后，將注漿管插入孔內，通過壓力將地質聚合物漿液注入地基土體中。在注漿過程中，嚴格控制注漿壓力和注漿量，確保漿液能夠均勻地擴散到地基土體中，填充土體孔隙，增強土體顆粒之間的粘結力，提高地基的承載能力和穩(wěn)定性。施工質量控制：在加固處理方案實施過程中，嚴格按照設計要求和施工規(guī)范進行施工，加強對施工過程的質量控制。對鋼板樁的材質、規(guī)格、垂直度、入土深度等進行嚴格檢查，確保鋼板樁的質量和施工精度。對地質聚合物注漿的注漿孔位置、注漿壓力、注漿量等進行實時監(jiān)測和記錄，確保注漿施工質量符合要求。每完成一批注漿施工，都要進行注漿效果檢測，如采用靜力觸探、標準貫入試驗等方法，檢測地基土體的力學性質是否得到改善，確保加固處理效果滿足設計要求。4.2.4加固效果評估加固處理完成后，通過沉降觀測、承載力檢測等手段對加固效果進行了評估。沉降觀測數(shù)據(jù)顯示，在加固處理后的前3個月內，地基沉降量明顯減小，最大沉降量僅為10mm，且沉降基本趨于穩(wěn)定。在后續(xù)的6個月觀測期內，地基沉降量進一步減小，最大沉降量為3mm，說明加固處理有效地控制了地基沉降。承載力檢測采用靜載荷試驗，在加固后的地基上選取了多個測試點進行試驗。試驗結果表明，加固后的地基承載力特征值達到了200kPa以上，滿足變電站設計要求。復合地基的變形模量也有了顯著提高，表明地基的穩(wěn)定性得到了增強。通過對該變電站加固處理后的效果評估，驗證了鋼板樁法和地質聚合物注漿技術相結合的加固處理方案的有效性。該方案有效地提高了地基的承載能力和穩(wěn)定性，控制了地基沉降，確保了變電站的安全穩(wěn)定運行。與案例一相比，本案例采用的加固方案更加注重對地基土體的整體性加固和防水處理，通過鋼板樁形成的止水帷幕和地質聚合物注漿對土體的加固，有效地解決了地下水位高和地基土壓縮性大的問題。而案例一則主要針對地基土的壓實和樁土復合地基的形成來提高地基承載力和控制沉降，不同的加固方案是根據(jù)兩個變電站不同的工程地質條件和沉降原因制定的，都取得了良好的加固效果，為類似工程的地基加固處理提供了有益的參考和借鑒。五、加固處理方案的選擇與優(yōu)化5.1方案選擇原則在選擇變電站高填方地基加固處理方案時，需要綜合考慮多方面因素，以確保方案的科學性、合理性和有效性。工程地質條件是首要考慮因素。不同的地質條件對加固方案的適用性有著關鍵影響。對于軟土地基，其強度低、壓縮性高，如淤泥質土、粉質黏土等，需選擇能有效提高地基承載力、降低壓縮性的方案，像強夯法、CFG樁法等。強夯法通過強大的沖擊能使軟土密實，提高地基強度；CFG樁法利用樁體與樁間土共同承擔荷載，增強地基穩(wěn)定性。在某軟土地基上的變電站建設中，采用CFG樁法進行加固，樁體深入到較硬的土層，有效提高了地基的承載能力，滿足了變電站對地基承載力的要求。而對于巖石地基，若存在節(jié)理、裂隙等缺陷，可考慮采用灌漿法，通過將漿液注入巖石縫隙，填充和加固巖石，增強其整體性和穩(wěn)定性。在某山區(qū)變電站，地基為巖石且存在較多節(jié)理裂隙，采用灌漿法后，巖石的整體性得到明顯改善，地基穩(wěn)定性大幅提高。沉降原因的分析結果也是方案選擇的重要依據(jù)。若地基沉降是由于填筑施工工藝不合理，如填方均勻性差、填筑密度不足等導致，可選擇強夯法或重錘夯實法進行加固。強夯法能夠對填方土體進行再次夯實，提高土體的密實度和均勻性；重錘夯實法則通過重錘的反復擊打，使土體更加密實。在某變電站高填方地基加固中，由于填筑密度不足導致沉降，采用強夯法進行處理，經(jīng)過多遍強夯后，地基土體的密實度顯著提高，沉降得到有效控制。若是地下水位變化引起的沉降，在加固方案中需考慮降低地下水位或增強地基的抗水能力。可采用井點降水法降低地下水位，同時結合防水措施，如設置防水帷幕等，防止地下水對地基的侵蝕。在地下水位較高的地區(qū)建設變電站時，采用井點降水法結合鋼板樁形成的止水帷幕，有效降低了地下水位，阻止了地下水對地基的影響，保證了地基的穩(wěn)定性。處理效果是衡量方案優(yōu)劣的關鍵指標。不同的加固方案在提高地基承載力、減少沉降量等方面的效果存在差異。在選擇方案時，應優(yōu)先選擇能夠有效提高地基承載力、顯著減少沉降量，且能使地基長期穩(wěn)定的方案。通過現(xiàn)場試驗、數(shù)值模擬等手段，對不同方案的處理效果進行評估和比較。在某變電站高填方地基加固方案比選中，對強夯法、CFG樁法和高壓旋噴樁法進行了現(xiàn)場試驗，通過對試驗數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)CFG樁法在提高地基承載力和減少沉降量方面效果最為顯著，最終選擇了CFG樁法作為加固方案。成本和工期也是不容忽視的因素。在滿足工程要求的前提下，應盡量選擇成本較低、工期較短的方案，以提高工程的經(jīng)濟效益和建設效率。不同的加固方案在材料、設備、人工等方面的成本不同。植筋法成本相對較低，主要材料為鋼筋和水泥漿，施工設備簡單，人工成本也相對較少；而現(xiàn)澆樁法成本較高，需要大量的混凝土材料，施工設備復雜，人工成本也較高。在工期方面，鋼板樁法施工周期短，能夠快速完成地基加固，滿足工程的緊急需求；而一些需要進行復雜施工工序的方案，如深層攪拌樁法，施工周期相對較長。在某變電站高填方地基加固工程中，由于工程預算有限且工期緊張，經(jīng)過綜合考慮，選擇了植筋法和強夯法相結合的方案，既保證了加固效果，又控制了成本和工期。5.2方案優(yōu)化措施5.2.1植筋法植筋法在材料改進方面，應注重鋼筋和水泥漿性能的提升。鋼筋可選用高強度、耐腐蝕的新型鋼筋材料，如環(huán)氧樹脂涂層鋼筋。這種鋼筋表面的環(huán)氧樹脂涂層能有效隔絕外界環(huán)境對鋼筋的侵蝕，提高鋼筋的耐久性，使其在惡劣的地基環(huán)境中仍能長期保持良好的力學性能，從而增強植筋法加固地基的長期穩(wěn)定性。在水泥漿中，可添加適量的外加劑，如減水劑、早強劑等。減水劑能降低水泥漿的水灰比，提高水泥漿的流動性和密實度，使其在注入鉆孔時能更好地填充鋼筋與孔壁之間的空隙，增強與周圍土體的粘結力；早強劑則可加快水泥漿的早期強度發(fā)展，縮短施工工期，使加固后的地基能更快地承受上部荷載。施工工藝的優(yōu)化也至關重要。在鉆孔環(huán)節(jié)，可采用先進的鉆孔設備和技術，如智能數(shù)控鉆孔機。這種設備能夠精確控制鉆孔的位置、深度和垂直度，確保鉆孔質量的穩(wěn)定性和一致性。在鉆孔過程中，利用其自帶的傳感器實時監(jiān)測鉆孔參數(shù)，如遇到地質條件變化，可及時調整鉆孔參數(shù)，避免出現(xiàn)鉆孔偏差或塌孔等問題。在插筋和注漿工序中，采用自動化插筋設備和壓力注漿技術。自動化插筋設備能快速、準確地將鋼筋插入鉆孔，提高施工效率；壓力注漿技術則可通過控制注漿壓力，使水泥漿在鉆孔內均勻分布，確保鋼筋與周圍土體的緊密結合。5.2.2鋼板樁法鋼板樁法的材料改進可從選用新型鋼板樁和優(yōu)化壓漿材料入手。新型鋼板樁可采用高強度、輕量化的復合材料鋼板樁，這種鋼板樁不僅具有較高的強度和剛度，能夠有效抵抗地基變形和側向壓力，而且重量較輕，便于運輸和施工，可降低施工成本和勞動強度。在壓漿材料方面，研發(fā)新型的高性能壓漿材料，如具有高粘結強度、早強快硬、微膨脹等特性的灌漿材料。高粘結強度可確保鋼板樁與周圍土體緊密粘結，共同承擔上部荷載；早強快硬特性可使壓漿在短時間內達到較高強度，加快施工進度；微膨脹特性則能補償壓漿在凝固過程中的體積收縮，提高壓漿與鋼板樁和土體之間的密實度。施工工藝優(yōu)化主要體現(xiàn)在打樁和壓漿環(huán)節(jié)。在打樁過程中，運用高精度的打樁定位系統(tǒng)，如GPS定位技術和激光導向技術，確保鋼板樁的打入位置和垂直度精確無誤。通過GPS定位系統(tǒng)，可實時獲取打樁設備的位置信息，與設計樁位進行對比，及時調整打樁設備的位置；激光導向技術則可保證鋼板樁在打入過程中的垂直度，避免出現(xiàn)傾斜或彎曲現(xiàn)象。在壓漿環(huán)節(jié)，采用自動化壓漿設備和智能壓漿控制系統(tǒng)。自動化壓漿設備能夠精確控制壓漿的流量、壓力和時間，確保壓漿質量的穩(wěn)定性；智能壓漿控制系統(tǒng)可根據(jù)地基的實際情況和設計要求，自動調整壓漿參數(shù)，實現(xiàn)壓漿過程的智能化控制。5.2.3現(xiàn)澆樁法現(xiàn)澆樁法的材料優(yōu)化可從混凝土和鋼筋籠兩方面著手。在混凝土方面，研發(fā)高性能混凝土，如自密實混凝土。自密實混凝土具有良好的流動性、填充性和抗離析性，在澆筑過程中無需振搗，能夠自動填充樁孔，避免了因振搗不充分而導致的混凝土缺陷，提高了樁體的密實度和強度。在鋼筋籠制作中，采用高強度、耐腐蝕的鋼筋，同時優(yōu)化鋼筋籠的結構設計。例如，增加鋼筋籠的箍筋數(shù)量和直徑，提高鋼筋籠的抗剪能力；在鋼筋籠表面涂刷防腐涂層，增強鋼筋籠的耐久性。施工工藝優(yōu)化包括成孔、混凝土澆筑等環(huán)節(jié)。在成孔方面，采用先進的成孔技術，如旋挖成孔技術。旋挖成孔技術具有成孔速度快、精度高、對周圍土體擾動小等優(yōu)點。通過旋挖鉆機的高速旋轉，利用鉆斗將土體挖出，可大大提高成孔效率。在成孔過程中，利用鉆機自帶的垂直度檢測裝置，實時監(jiān)測成孔的垂直度，確保成孔質量。在混凝土澆筑環(huán)節(jié)，采用泵送混凝土和智能澆筑系統(tǒng)。泵送混凝土可將混凝土快速、均勻地輸送到樁孔內，提高澆筑效率；智能澆筑系統(tǒng)則可根據(jù)樁孔的深度、直徑和混凝土的坍落度等參數(shù)，自動控制混凝土的澆筑速度和澆筑量，避免出現(xiàn)澆筑不足或澆筑過量的情況。5.2.4強夯法強夯法在參數(shù)調整方面，需根據(jù)地基土的性質、填方高度等因素，精確確定夯擊能、夯擊次數(shù)和夯點間距等參數(shù)。對于軟土地基，由于其強度低、壓縮性高，可適當提高夯擊能，增加夯擊次數(shù)，以提高地基的密實度和承載力。在某軟土地基的變電站高填方地基加固中，通過現(xiàn)場試驗，將夯擊能從2000kN?m提高到3000kN?m，夯擊次數(shù)從8次增加到10次，加固后的地基承載力提高了50%。對于填方高度較大的區(qū)域，可適當減小夯點間距，使夯擊作用更加均勻，避免出現(xiàn)局部夯擊不足的情況。施工工藝優(yōu)化方面，采用信息化施工技術。在強夯施工過程中，利用傳感器實時監(jiān)測夯擊參數(shù)，如夯錘的落距、夯擊力、夯沉量等，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C進行分析