柯 洪 杨逢春 赵春宏

(中国能源建设集团云南省电力设计院，云南 昆明 650051)

220 kV听湖变电站膨胀土工程勘察与地基处理措施

柯 洪 杨逢春 赵春宏

(中国能源建设集团云南省电力设计院，云南 昆明 650051)

对听湖变电站建设工程所处场地的地层结构特征进行了分析，根据该场地地基土的胀缩特性及现场调查情况，采取了相应的勘察方法和地基处理措施，以消除膨胀性对建筑物的不利影响。

膨胀土，胀缩等级，勘察方法，地基处理

1 概况

1.1 工程概况

听湖变电站建设规模长200 m，宽150 m，为220 kV户外配电装置，4回220 kV出线。站址位于砚山县城东北部的听湖附近，距砚山县城约5 km，北西侧靠近砚山至广南公路。工程建设时间为2006年12月，竣工于2007年12月。

1.2 地层结构特征

根据现场调查、钻孔揭露情况，在勘测深度范围内，场地覆盖层由①人工填土、②-1冲洪积型粘土、②-2粘土、②-3粘土、②-4粉质粘土及③-1坡残积型粘土组成；基岩由下第三系砚山组④-1粘土岩、④-2粘土岩组成。基岩为单斜构造。现从上至下由新至老描述为：

①素填土：棕红、紫红、棕黄等色，湿，硬～可塑状态，成分为粘性土，局部混较多灰岩碎石，结构较松散，孔隙比较大，为平整场地时回填，揭露厚度为0.4 m～3.80 m。

②-1粘土：棕黄、棕红色为主，局部为灰褐色，夹浅灰或灰白色斑点或条纹，均匀性较差，夹薄层粉质粘土或粉质粘土团块，湿，可塑状态(接近硬塑状态)，韧性中等，切面较光滑，呈层状分布于场地表面或①素填土之下，厚度变化较大，其范围在0.60 m～3.15 m之间。

②-2粘土:棕黄、棕红色为主，夹浅灰、灰白色斑点或条纹，局部地段则以浅灰、灰白色为主，湿，硬塑状态，土质细腻，韧性中等，切面光滑，局部为粉质粘土。呈层状分布于②-1粘土之下，厚度变化较大，其范围在1.00 m～4.40 m之间。

②-3粘土:浅灰、兰灰、深灰等色，很湿，可塑状态(接近软塑状态)，混少量未完全炭化的植物碎屑，偶见石英砂岩角砾、碎石，韧性较差，切面光滑，仅见于钻孔sk15,sk16及sk21中，揭露厚度分别为1.05 m,1.05 m,1.00 m，呈透镜体状分布。

②-4粉质粘土：浅灰色，很湿，可塑状态，土质极不均匀，夹薄层粉、细砂，混少量石英砂岩角砾、切面较粗糙，韧性较差。仅见于钻孔sk16中，揭露厚度为0.80 m，呈透镜体状分布。

③-1粘土：紫红色为主，局部为棕红色，湿，硬塑状态。局部为粉质粘土，切面较光滑，韧性中等。厚度变化不大，为0.50 m～2.60 m，呈层状分布于④-1粘土岩之上。

④-1粘土岩：紫红色，层状构造，单层为中厚～厚层状，局部夹薄层页岩，风化裂隙发育，岩石极破碎，部分裂隙面上有黑色铁锰氧化物染色，原岩的结构构造大部分已被破坏，强风化，岩芯多呈坚硬土状，部分呈角砾、碎石状，部分碎石状岩芯用手不易折断。

④-2粘土岩：紫红色，层状构造，单层为中厚～厚层状，局部夹薄层页岩，风化裂隙较发育，岩石较破碎，中等风化，岩芯多呈碎块、碎石状，部分呈土状。大部分碎块、碎石状岩芯锤击易碎，用手不易折断。该层用镐挖掘困难。

1.3 地下水条件

在进行所址场地的现场勘测期间，恰逢旱季，在勘测深度范围内地下水埋藏较浅，地下水由第四系松散堆积物中的孔隙水及粘土岩中的裂隙水组成，由大气降水补给。

2 自由膨胀率试验

勘测过程中，从②-1粘土、②-2粘土、②-3粘土、②-4粉质粘土、③-1粘土、④-1粘土岩及④-2粘土岩中共采集38组土样进行自由膨胀率试验，取样位置及试验结果见表1。

表1 自由膨胀率试验成果表

从表1中可以看出，自由膨胀率大于40%的土样有13组(其中②-1粘土层3组；②-2粘土层8组；③-1粘土层2组)；自由膨胀率大于65%的土样有1组(②-1粘土层)；根据GBJ 112—87膨胀土地区建筑技术规范中的有关条款判定，有12组土样所代表的土层具有弱膨胀潜势；有1组土样所代表的土层具有中等膨胀潜势[1]。

3 膨胀土胀缩等级

3.1 地基胀缩变形计算深度

根据《云南省膨胀土地区建筑技术规定》(试行)，文山地区的大气影响深度为4.00 m，急剧深度为2.00 m。因此，地基胀缩变形计算的深度为4.00 m。

3.2 土的室内试验指标

为了明确地基土的胀缩特性，采取10组土样进行试验，试验结果见表2。

表2 收缩系数试验成果表

从室内试验指标可以看出，在各级压力下土的膨胀率为负值，这说明地基土在50 kPa以上的压力下为收缩变形，基础底面的附加应力为120 kPa，所以地基的变形量为收缩变形。计算公式如下：

Ss=ψs∑λsiΔωihi。

取基础埋深为1.00m，将基础埋置深度至计算深度范围内的土按0.2倍基础宽度分成8层，在地表以下1.00m附近的土样共有6组，含水量及塑限见表3。

表3 土样含水量和塑限值

取地表以下1.00m处的天然含水量ωL=0.340，塑限ωp=0.316。则:

ΔωL=ωL-ψwωp=0.340-0.70×0.316=0.118 2(膨胀土湿度系数ψw=0.70)。

按规范公式Δωi=ωL-(zi-1)/(zn-1)×(ΔωL-0.01)分别计算出各分层土的含水量变化值，并计算∑λsiΔωihi，计算结果见表4。

表4 收缩变形量计算表

所以地基收缩变形总量为s=ψsi=0.8×76.8=61.44 mm(三层及三层以下的建筑取ψ=0.80),地基的膨胀等级为Ⅱ级[2]。

4 地基处理措施

砚山的大气影响深度为4.00 m，急剧层深度为2.00 m。根据对膨胀土地基的胀缩等级计算，当基础埋置深度为1.00 m时，地基的胀缩等级为Ⅱ级；当基础埋置深度为2.00 m时，地基的胀缩等级为Ⅰ级；对于基础埋置深度大于2.00 m的建(构)筑物，可不考虑膨胀性的影响；而对于基础埋置深度小于2.00 m的建(构)筑物，可采取一定的工程处理措施以消除膨胀性对建(构)筑物的不利影响，如适当增加基础埋深，或在基础底面铺设砂、碎石垫层。垫层厚度不应小于300 mm，垫层宽度不应小于基底宽度，两侧宜采用与垫层相同的材料回填，并做好防水处理[3]。

5 结语

本文主要介绍了特殊岩土膨胀土场地的勘察方法和地基处理方法，主要采用自由膨胀率试验判断土层膨胀潜势以及胀缩变形量判断膨胀等级；同时采用增加基础埋深，或在基础底面铺设砂、碎石垫层等处理方法，既简单、节约，又有效，为工程投资节约较大成本，为类似工程提供可靠经验。

[1] 常士骠，张苏民.工程地质手册[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社，2007.

[2] GBJ 112—87，膨胀土地区建筑技术规范[S].

[3] 龚晓南.地基处理手册[M].第3版.北京：中国建筑工业出版社,2008.

220 kV engineering investigation of expansion soil and foundation treatment measures of Tinghu substation

Ke Hong Yang Fengchun Zhao Chunhong

(ChinaEnergyEngineeringGroupYunnanElectricPowerDesignInstitute,Kunming650051,China)

The paper analyzes some stratum structural features of the site construction project at Tinghu substation, and adopts respective surveying methods and foundation treatment measures according to the expansion and shrinkage features and site investigation of the foundation soil at the site, so as to eliminate the unfavorable influence of the expansion on buildings.

expansion soil, expansion and shrinkage level, survey method, foundation treatment

1009-6825(2015)02-0067-03

2014-11-04

柯 洪(1984- )，男，硕士，工程师； 杨逢春(1963- )，男，高级工程师； 赵春宏(1964- )，男，硕士，教授级高级工程师

TU412

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