干振挤密碎石桩在电力工程中的应用

2014-04-06王立波

山西建筑 2014年28期

关键词：粉土桩体成孔

王立波

(山东电力工程咨询院有限公司，山东济南 250000)

1 概述

对于存在饱和砂土和饱和粉土(不含黄土)的火电厂附属及辅助生产建筑物等电力工程地基，除6度设防外，应进行液化判别和地基处理［1］。一般采用干振挤密碎石桩对其进行地基处理。

2 地震液化机理

对于饱和松散的砂土、粉土地基受到震动时有变得更紧密的趋势，即具有很大的震密性。但饱和松散的砂土、粉土的孔隙全部为水充填，因此这种震密性使得土的孔隙要减小，同时水的超孔隙水压力骤然产生，在地震震动的短暂时间骤然产生的超孔隙水压力来不及消散，导致土的有效应力降低，当超孔隙水压力达到或超过土体的上覆压力时，土粒开始悬浮在水中，地基土骤然丧失抗剪强度和承载力，土体变为粘滞液体，即产生液化。

3 加固机理

干振挤密碎石桩的施工过程:首先用振动成孔器成孔，成孔过程中桩孔位的土体被挤到周围土体中去，成孔后提起振动成孔器，向孔内倒入约1 m厚的碎石再用振动成孔器进行捣固密实，然后提起振动成孔器，继续倒碎石，直至碎石桩形成。干振挤密碎石桩与地基土形成复合地基，是一种有效的处理砂土液化的地基处理方法。

3.1 桩体作用

复合地基是桩体与桩间土共同工作。在刚性基础下，桩体和桩间土沉降相等，由于桩体的刚度比周围土体大，在桩体上将产生应力集中现象，即桩体承担着较大比例的荷载。因而复合地基承载力高于原地基，沉降量有所减少。

3.2 挤密作用

干振挤密碎石桩在成桩过程中，将碎石桩位上的土体挤压到桩周土体中，使得周围土体变得更加密实，孔隙比减小，这就是挤密作用。通过挤密作用，消除或减小地层的液化性。但同时也使得超孔隙水压力产生，根据有效应力原理，地基土的有效应力会降低。

3.3 排水井作用

干振挤密碎石桩加固地基土时，桩孔内填充碎石，在地基中形成渗透性能良好的人工竖向排水井通道，使桩间土由于振动挤密作用产生的超孔隙水压力的水迅速地由碎石桩体排出，土中孔隙水压力亦随之减小，有效应力增加，地基土的强度提高，从而消除或减小液化的可能性。

3.4 加筋作用

在复合地基整体稳定分析中，复合地基中的桩体有加筋作用，使复合土体的抗剪强度提高。

4 应用实例

4.1 工程概况

国电聊城2×600 MW燃煤发电工程位于聊城市以西，馆(陶)—聊(城)公路以北，道口铺乡四甲李村与堂邑镇罗屯村之间。

4.2 工程地质条件

场地地层主要为第四纪全新统冲积层，地层从上到下为:①粉土，②粘土，③粉土，④粘土，④-1粉土，④-2粉砂，⑤粉土。

场地地下水水位埋深2.00 m～2.30 m，常年最高水位1.00 m。

拟建场地内的①层、③层、④-1层饱和粉土及③-1层、④-2层粉砂，在地震影响烈度达7度时，将产生地震液化，液化等级为轻微～严重，最大液化深度为14.60 m。因此，对于化水地段拟建建(构)筑物，采用干振挤密碎石桩法，处理深度［2］至⑤粉土层。

4.3 工程设计

1)桩间距为1 300 mm。2)桩孔位为等边三角形布置，桩径为500 mm，设计投料量为桩体积的1.15倍～1.30倍。施工时保证振密电流比空载电流大15 A～20 A。

4.4 处理效果

对干振挤密碎石桩区采用钻探、取土、标准贯入试验、静力触探试验、室内试验分析、超重型动力触探试验及载荷试验等多种方法进行了综合检测，处理效果很好，完全达到了设计要求。

1)桩间土经加固后其工程性质有了较明显的改善，加固后各层地基土的重力密度、粘聚力、压缩模量及标准贯入试验击数明显提高，天然孔隙比、压缩系数明显降低，这充分证明挤密碎石桩对桩间土有明显的加固挤密效应。2)加固后，在地震影响烈度达7度时，①，③，④-1层饱和粉土及③-1，④-2层粉砂不再产生地震液化，处理后场地的地震液化现象已完全消除。3)加固后，根据复合地基载荷成果，复合地基承载力达到172 kPa，满足160 kPa的设计要求。