1.云南省电力设计院 云南昆明 6500511；2.云南电网公司建设分公司 云南昆明 650011
摘要：由于我省的特殊自然地理条件，电力工程碰到石方回填的情况越来越多，石方回填相比较以往的土方回填存在着离散性大、质量难以控制等诸多问题。而目前规程规范对于石方回填工艺及回填质量控制指标均避而不谈，本文以两个工程实例为基础，对强夯法在变电站的运用做一个总结，以备借鉴。
关键词：强夯法，变电站，石方回填
Abstract：Due to our province's special natural and geographical conditions，power engineering met backfilling stonework and more stonework backfill compared to previous earthwork backfilling discrete，quality is difficult to control，many problems exist.And the current specification for stonework backfill technology and backfill quality control indicators are avoided，this paper with two engineering examples based，of strong compaction method used in substation to do a summary，to prepare for reference.
Keywords：dynamic compaction，Substation，backfill stonework
1.引言
云南省地貌以山区地貌为主，地形地貌变化大，工程地质条件复杂。在山区土建生产实践活动中，随着社会进展，由于生态保护、基本农田保护以及其他行业工程占地越来越多，使得电网及电源建设用地的矛盾日益突出，特殊的地理条件使人们不得不通过开山、填壑等方式来获取珍贵的土地，在这样一个多山的地区，工程建设常常会遇到对山区回填地基的处理，本着经济、生态的原则，一般填料多采用开挖的岩土体，因此工程常碰到石方回填地基，粒径大小不一，填土厚度不均。电力工程碰到石方回填的情况越来越多，石方回填相比较以往的土方回填存在着离散性大、质量难以控制等诸多问题。而目前规程规范对于石方回填工艺及回填质量控制指标均避而不谈，本文以两个工程实例对强夯法在变电站的运用做一个总结，以备借鉴。
2.强夯法在某500kV变电站的应用
2.1工程概况
该500kV变电站地处石灰岩地区，站址场地位于溶蚀高原面上，具体为宽厚的大山梁，周围有溶蚀孤峰，山梁宽约400～1000ｍ，长数千米．场地坡度一般为５°~８°，高程为1794～1844ｍ，最大相对高差约50ｍ．场地按灰岩出露程度分为工程地质Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区．Ⅰ区：灰岩石芽零星出露，大部分为①－１层粘土覆盖，①－１层粘土覆盖层厚度大部地区在0～3ｍ 之间．Ⅱ区：灰岩全部出露，仅石芽缝内充填少量①－１层粘土．Ⅲ区：大部分为粘性土覆盖，粘性土覆盖层厚度大部地区在3～6ｍ之间，局部地段达10～16ｍ．据勘察报告提供的资料，场地地层由上至下分述如下：
①-1粘土层：褐黄色，湿，可塑状态。土质均匀，偶见铁锰质结核，结核粒径小于2mm。土质结构极为松散，遇水极易散裂、状态变差。
①-2粘土层：褐黄色，饱和，可塑状态。土质不均匀，土质结构极为松散，遇水极易散裂、状态变差。
①-3含碎石（角砾）粘土：灰、灰黄等色，湿可塑状态，中等～高压缩性，混角砾、碎石20%～40%，粒径10～40mm为主，成份为强～中等风化灰岩。
②灰岩：浅灰、灰色，以中风化为主，局部微风化，岩溶较发育。
为了尽量减少土方工程量及挖填高度，场地竖向布置采取3台阶布置，220kV配电装置场地与主变及35ｋＶ 配电装置场地高差3ｍ，主变及35ｋＶ配电装置场地与500ｋＶ配电装置场地高差3ｍ．场地坡度均为双坡布置，场地平整最高挖方高度约10.7ｍ，最高填方高度约10.9ｍ，回填料采用碎石土，整个爆破开挖约18.26万ｍ3，回填量约14.87万ｍ 3．站区深回填区域主要分布在500ｋＶ场地内．变电站建构筑物基础主要是构架和支架基础，其竖向荷载较轻，对地基承载力的要求不高，但对地基的变形要求较高，不能出现较大的不均匀沉降。
2.2强夯设计
（1）填料级配
采用挖方区土石料和破碎后的混合料各50%掺合回填，其中挖方区土石料粒径宜控制在50cm以内，混合料粒径为10～15cm的碎石和2cm的碎石各半，各种粒径石料宜尽量掺合均匀，最大干密度按21.5kN/ｍ3控制．填筑方法：每层回填80cm厚填料，用推土机推平，再用＞25ｔ的振动压路机压实3～5遍，回填至起夯面标高．
（2）夯击施工
第1遍：点夯，能级采用4000kN*m，三角形布置，夯点间距2.0D（D 为锤底直径）．隔行跳打，控制击数8，且须同时满足最后2击的平均夯沉量不大于50ｍｍ．
第2遍：复打，能级采用4000kN*m，夯点布置在第1遍夯点之间，控制击数8，且须同时满足最后2击的平均夯沉量不大于50mm．
第3遍：满夯1遍，强夯能级≥4000kN*m，锤印搭接0.3D，每点2击（最上1层）．强夯回填区域分2次进行，下层起夯面标高1818.00ｍ；上层起夯面标高1822.00ｍ．
单层有效加固深度4ｍ，夯点距离边坡下挡土墙的水平距离须大于5m。
2.3强夯效果
浅层平板载荷试验结果，强夯第一层3个试验点、强夯第二层5个试验点的承载力特征值均达到设计要求≥200kPa，变形模量为35.4MPa～71.1 MPa，推算压缩模量达到设计要求≥10MPa。
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大单容试验结果，强夯第一层试验2区2个试验点的干重度为19.59～19.61kN/m3，平均值为19.60kN/m3，压实系数均为0.91，干重度及压实系数略低于设计要求；强夯第一层A、B、C区13个试验点的干重度为20.51～21.15kN/m3，平均值为20.77kN/m3，压实系数为0.95～0.98，平均值为0.965，干重度及压实系数均达到设计要求。
地层波速测试结果，在填土厚度约4.0米，按照设计要求对回填土进行强夯处理，其有效影响深度可达5米，实际有效加固深度4米，1～4米段效果最佳。
强夯第二层20个试验点的干重度为20.42～21.56kN/m3，平均值为20.79kN/m3，压实系数为0.95～1.00，平均值为0.967，干重度及压实系数均达到设计要求。
地层波速测试结果，大部份强夯第一层、强夯第二层碎石土的剪切波速大于250m/s，表明强夯碎石土以中密状为主，局部为稍密状。
3.强夯法在某220kV变电站的应用
3.1工程概况
场地位于虎跳峡镇西北方向，南距虎跳峡镇约16.5km，北距冲江河一期电站约1.0km，西侧紧邻虎跳峡镇～中甸公路，东侧紧靠硕多岗河。场地原地面高程为2221.0-2224.0m，为I级阶地，地表为旱地，场地内由于堆放螺丝湾水电站坝址及引水隧洞施工弃碴，场地现在整体高于河床3-10m，现被回填高程为2223.0-2229.0m，且场地内坑洼不平。
根据岩土勘测报告，所址场地地基岩土主要由第四系人工填土①层、第四系全新统冲积型（Q4al）②-1卵（漂）石层、②-2粉质粘性土层组成。①层填土分布于整个场地地表，主要成份由碎石、块石、漂石、卵石组成，少部份粒径大于1m，为水电站隧道施工时的弃渣。该土层回填时间不长，结构松散，孔隙较大，厚薄不均，厚度大，不能直接作为地基持力层。针对回填土成份主要由碎石、块石、漂石、卵石组成的特点，选择采用施工工艺比较简单、费用相对较低的强夯法进行地基处理。通过强夯可降低地基土的压缩性，提高回填土的密实度、承载力、压缩模量等力学指标，同时地基土的均匀性也得到较大改善；由于填土的级配很差，且含有大块石，强夯后地基的均匀性仍难以确保，为进一步满足所内建构筑物对地基承载力和压缩变形的要求，对主要建构筑物基础下地基土再进行水泥灌浆处理，从而提高地基土承载力，有效减少地基变形和不均匀沉降。但在强夯及灌浆处理地基工程施工前必须选择有代表性场地进行试夯、试灌，以取得设计需要的有关技术参数。
3.2地基处理设计
（1）强夯技术要求：强夯时应排除地面积水，控制好最佳含水量。试夯时确定夯点的夯击次数，以夯坑的压缩量最大、夯坑周围隆起量最小为确定的原则。现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线应同时满足下列条件：
1）最后两击的平均夯沉量不宜大于50mm；且单击夯沉量不大于100mm；
2）夯坑周围地面不应发生过大隆起；
3）不因夯坑过深而发生提锤困难。
夯击遍数采用点夯2遍，再以低能量满夯2遍。由于地基土渗透性较好，两遍夯击间可连续夯击。试验时应重视满夯的夯实效果，满夯可采用轻锤或低落距锤多次夯击，锤印搭接。
夯击点位置可采用等边三角形或正方形布置。第一遍夯击点间距可取夯锤直径的2.5-3.5倍，第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。锤底应对称设置若干个与其顶面贯通的排气孔，排气孔的直径为250-300mm。
单击夯击能不小于2000kN×m，相应的确定锤重不小于15T，落距大于13.3m；夯点间距5—6m；以最终两夯的夯沉量均值不大于50mm，且单击夯沉量不大于100mm，作为单点夯击时控制指标；施工过程为：全能量强夯两遍、低能量（取全能量的1/3—1/4）满夯两遍，全能量两遍夯击时，之间不考虑间隔时间。工程最终按以上参数及过程进行施工，最终场地平均夯沉量为400—500mm。
（2）灌浆技术要求：
灌浆处理的目的为加固经强夯处理后的①层回填土（约6.0m厚范围内），要求地基承载力提高至150kpa以上，密实度≥0.97，压缩模量达6.0Mpa。
灌浆钻孔深度进入②－1卵（漂）石层0.5m，灌浆水灰比0.8，灌浆压力 0.3～0.5 Mpa。灌浆孔布置在建、构筑物基础下，孔距1.5～2.0m。灌浆先四周后内部，防止浆液流失；按跳孔间隔注浆的施工方法，以防止窜浆。
灌浆施工前，应进行室内配比试验和实验段施工，或根据工程经验，针对工程要求和现场地基土的性质，论证设定的施工参数（如：灌浆料、水灰比、灌浆压力、外加剂等）及加固效果，以满足地基加固的特殊要求。
灌浆施工过程中应做好各项测试数据和施工纪录。灌浆施工结束后，应在28天后对地基加固质量进行检验。采用原位测试和室内土工试验两种方法进行检验，检验点数不少于30个，检验深度6m，检验加固土体的地基承载力、密实度和压缩模量。
2.3地基处理效果
从试验报告上来看，在地表下3—4m内地基情况得到了较大改善，主要表现在土壤密实度大幅提高，地质均匀性增强，但4m以下部份处理效果却不明显。这也从某一方面确定了后期灌浆工程必须实施，且灌浆量巨大，本工程共灌浆15000m3，水泥用量10000余T。经现场堆载试验检查，地基承载力达154kpa，满足设计要求。
4.总结
以上列举了2个强夯法在石方回填的工程实例，工程1取得了很好的效果，既保证了工程的安全，又节省了投资，缩短了工期，工程2强夯法处理并不理想，分析其主要原因是工程1对石方回填的级配和厚度均进行了很好的控制，而工程2因为该场地的填土是在工程实施前前续水电站工程的弃渣，回填较为随意，填料的级配和厚度均无法控制，因而强夯处理的效果较差，在灌浆后才满足设计要求。
参考文献：
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［5］ＧＢ／Ｔ５０１２３－１９９９，土工试验方法标准］Ｓ］．
作者简介：
江平（1982-），男，高级工程师，主要从事结构工程及岩土工程设计工作。
论文作者:江平,高红林,陈辉
论文发表刊物:《基层建设》2015年27期供稿
论文发表时间:2016/3/23
标签：地基论文; 场地论文; 工程论文; 粒径论文; 碎石论文; 变电站论文; 粘土论文; 《基层建设》2015年27期供稿论文;