淺談某風電場場址地基與基礎(chǔ)方案分析設(shè)計
論文關(guān)鍵詞:巖土工程特性 軟弱地基 承載力 樁基礎(chǔ) 預(yù)應(yīng)力管樁(PHC樁)
論文摘要:本文在對某風電場工程的場址進行巖土工程勘察的基礎(chǔ)上,通過了解場地的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)特征,查明場地勘探深度范圍內(nèi)巖土性質(zhì)、分布規(guī)律、埋藏條件,提供各土層的物理力學指標和有關(guān)的建筑抗震設(shè)計基本參數(shù),對擬建場區(qū)的穩(wěn)定性和適宜性進行評價,最后根據(jù)所得土的巖土參數(shù)、室內(nèi)試驗及現(xiàn)場測試的資料成果,分析地基土的工程特性,提出經(jīng)濟合理的地基方案及基礎(chǔ)設(shè)計方面的技術(shù)建議。
1 場地地質(zhì)環(huán)境
場址區(qū)面積約為11km2,屬全新世洪沖擊和海積平原地貌類型,地形平坦,地面平均高程在2.5m(黃海高程系)左右。場址區(qū)所處揚子地臺北部邊緣,主要地質(zhì)構(gòu)造有北東向、北北東向及北西向三組段裂,場區(qū)北西測有一北東向推測斷裂構(gòu)造通過,無活動性斷裂。場址區(qū)域及其附近地下水分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩大類型,初步判定地下水對混凝土有腐蝕性,對基礎(chǔ)和施工影響較大。場址區(qū)位于郯廬地震帶東側(cè),近年來未發(fā)生過4級以上的破壞性地震,地質(zhì)構(gòu)造活動尚處在相對穩(wěn)定期,相應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度,建筑場地類別為Ⅲ類,場地適宜建設(shè)。
2 巖土體工程地質(zhì)特性
根據(jù)前期勘察成果,并結(jié)合鄰近的工程地質(zhì)資料,按其成因類型、巖性、埋藏條件及物理力學性質(zhì)特征,將場址區(qū)域土層按其工程地質(zhì)性質(zhì)劃分為10層,其中在場址區(qū)域地面以下30m以淺地層劃分為5個工程地質(zhì)層:(1)以粘土為主的素填土,厚2.0m～2.5m;(2)厚15m～17m淤泥質(zhì)粘土;(3)厚1.5m～4.0m粘土;(4)(5)為粉質(zhì)粘土和粉土。
場區(qū)內(nèi)淤泥層土質(zhì)覆蓋層較厚,承載力低,工程地質(zhì)條件較差,采用天然地基不能滿足要求,其下層(4)(5)中密～密實粉土或粉質(zhì)粘土層承載力較高,工程地質(zhì)條件較好,故風電場主要建、構(gòu)筑物采用以該層土為持力層的樁基可滿足強度和正常使用狀態(tài)等設(shè)計要求。
3 地基與基礎(chǔ)處理方案評價
3.1 地基處理分析評價
建筑物和構(gòu)筑物可根據(jù)各建(構(gòu))筑物部分的使用功能和基礎(chǔ)埋深,采取以下兩種地基處理方案。
(1)換填墊層法。
填土可采用砂、碎石、素土等�，F(xiàn)行的設(shè)計思路是將換填墊層作為基礎(chǔ)的持力層,利用基底附加應(yīng)力在換填墊層中向下擴散時應(yīng)力不斷減小的特點,選擇合適的墊層厚度,以達到軟弱下臥層頂面所受的壓應(yīng)力不大于其容許應(yīng)力的目的。
(2)水泥土攪拌法。
用水泥、石灰等建筑材料做固化劑,運用深層攪拌機械對各種材料進行攪拌,使得固化物和軟土攪拌均勻,從而產(chǎn)生一系列的物理或者化學反應(yīng),使軟土硬結(jié)成水泥(或石灰)土樁(柱)體或連成地下樁排,使之成為具有整體性和一定度的復(fù)合地基,這樣就能夠使得軟土強度大大高于天然強度,其壓縮性、滲水性比天然軟土大大降低。
(3)預(yù)壓法。
預(yù)壓法適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、沖填土等飽和黏性土地基。當軟土層厚度小于4m時,可采用預(yù)壓法處理,當軟土層厚度超過4m時,應(yīng)采用塑料排水帶、砂井等豎向排水預(yù)壓法處理。對真空預(yù)壓工程,必須在地基內(nèi)設(shè)置排水豎井。該方法是在通過在軟土層中按一定的距離設(shè)置砂井,通過設(shè)置的砂井來改變軟土層的排水條件,排水條件的提高有利于加速軟土的固結(jié),有利于減少預(yù)壓的時間。
(4)擠密法。
擠密法有表層原位壓實法、強夯法、振沖密實法、擠密密實法、爆破擠密法和土樁、灰土樁等多種方法;采用一定措施,通過振動和擠密使深層土密實,使地基土孔隙比減小,強度提高。主要途徑是通過望土中打入樁管成孔,并把填入孔中的礫石等材料搗實。此種方法主要針對的是含砂粒、瓦屑的雜填土等較多的松散土地基,對于粘性大的飽和軟土地基不太合適。
(5)高壓噴射注漿法。
該方法是使用較大的壓力,把水泥漿液從管路中噴射而出,該方法能夠通過切割破壞土體,并能和土拌和均勻,并產(chǎn)生部分的置換作用,通過自然凝固后成為拌和樁體,并與地基形成良好的復(fù)合地基。
3.2 基礎(chǔ)處理分析評價
根據(jù)區(qū)域地質(zhì)描述,結(jié)合勘察成果,本場區(qū)地處沿海灘涂區(qū),上部淤泥層土質(zhì)很厚,地下水位較淺,屬于軟土地基,此地基常用的樁基型式有鉆孔灌注樁、預(yù)應(yīng)力混凝土方樁、預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁(PHC樁)等,并結(jié)合建筑物結(jié)構(gòu)形式,采用預(yù)應(yīng)力(PHC樁)樁基方案,生產(chǎn)值班樓、主控樓、35kV及GIS配電裝置和主變壓器四個主要建筑物采用樁基礎(chǔ),樁型可選用預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁(PHC樁),而且設(shè)計時可根據(jù)不同建筑物的要求,選定適宜的持力層。
4 基礎(chǔ)方案分析與設(shè)計
預(yù)應(yīng)力高強混凝土管樁(PHC樁)要根據(jù)巖土工程勘察成果,考慮到淤泥層厚度可能存在不均勻性和其下粘土層高低起伏的問題,因此施工圖階段將根據(jù)各風機位置的地層分布,粘土層標高及特性等因素,綜合優(yōu)化基礎(chǔ)埋深與樁長。
(1)樁端進入持力層的深度,對于粘性土、粉土不宜小于2倍樁身直徑,砂土不宜小于1.5倍樁身直徑。樁端持力層為硬塑粘土或粉質(zhì)粘土,且樁端下不存在軟弱下臥層,地質(zhì)條件較好,樁型初定為壁厚130,直徑600的PHC樁,樁長35m,為端承摩擦樁。
(2)每組風電機組配置一臺箱式變壓器,箱式變壓器較小,對地基變形無嚴格要求,但對防水要求較高,故對箱式變壓器基礎(chǔ)頂面設(shè)計標高適當提高,便于防潮水,上部為框架結(jié)構(gòu)。
(3)箱式變電器基礎(chǔ)承臺底面為矩形,尺寸為4.2×2.7m,埋深1.0m。施工圖階段具體尺寸視廠家資料適當調(diào)整。周圍設(shè)集油槽,內(nèi)鋪潔凈卵石,旁設(shè)鋼筋混凝土事故油池。110kV進出線架構(gòu)、主變架構(gòu)及母線架構(gòu)還是采用樁基基礎(chǔ),電容器基礎(chǔ)底座連于鋼筋混凝土支架上,支架高度根據(jù)場地位置及工藝要求確定,支架基礎(chǔ)在地基處理的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土剛性基礎(chǔ)。
5 結(jié)語
通過了解場地的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)特征,以及根據(jù)所得土的巖土參數(shù)、室內(nèi)試驗及現(xiàn)場測試的資料成果,分析地基土的工程特性,提出經(jīng)濟合理的地基方案及基礎(chǔ)設(shè)計方面的技術(shù)建議,改良場址地基與基礎(chǔ),使得滿足各種大型場址建筑的需要。因此我們以后在處理類似地基的時候,要結(jié)合擬建區(qū)域內(nèi)地基土的組成及力學性質(zhì)等實際情況,采用不同的地基處理方法,保證工程建設(shè)的質(zhì)量,才能取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
參考文獻：
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