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摘 要：强夯法具有施工简单、加固效果好、使用经济等优点，特别适合户外变电站的地基处理，但由于施工参数需要通过试夯后的检测结果得出，往往不被施工单位认可，因此只有在大规模重要的变电站才得以应用。
关键词：强夯；夯能；锤重；落距；夯点间距
中图分类号：TU472.3 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）12-0071-02
前言
强夯法具有施工简单、加固效果好、使用经济等优点，因而被世界各国工程界广泛应用于各类土的地基处理中。但由于强夯法的设计理论尚不成熟，夯击时地基的动力性又不十分明确，以及地基土形状变化多端等因素，在采用强夯法时必须进行现场试夯或试验性施工。设计通过试验结果进行下一步施工图设计。强夯的施工方法简单但施工中锤重、落距、锤底面积、夯点布置等参数的取值直接决定地基处理效果及施工速度，强夯的参数对工程十分重要。
1 站址概况
松原500kV变电站新建工程的站址位于前郭县新庙镇站址在地貌单元上属于松辽平原，地势稍有起伏，呈东西高中间低的形态，地面高程在146.00～151.00m之间，最大高差为5.00m。
2 地基岩土构成
自然地面下20m深度内的地层岩性自上而下分别为黄土状粉土、粉土、粉砂。
2.1 黄土状粉土黄褐色，具有较大孔隙及垂直节理，微层理发育，稍湿，稍密～中密。该层厚6.50～8.00m。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001），判定该层土为中高压缩性土。
根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025—2004），黄土状粉土具有湿陷性，失陷性为中到重。
2.2 粉土黄褐色，稍湿，稍密～密实，该层分布不普遍，层厚小于1.40m，层底埋深8.80～7.50m。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001），判定该层土为中等压缩性土。该层粉土不具有湿陷性。
2.3 粉砂黄褐色，稍密～中密状态，稍湿～饱和，该层分布普遍，本次勘察未揭穿。
3 站内的构筑物
站区建筑物主要由主控通信楼、继电器小室、SP泡沫消防间等建筑物组成，除主控通信楼为二层结构外其他所有建筑物均为单层建筑。总建筑面积为1182.73m?。占地面积为705.6m?约占围墙内总占地面积（6.1362hm?）的1.14%。其他构筑物为500kV配电装置场地、220kV配电装置场地、无功补偿装置、电容器装置、站内道路、站内地下电缆沟、主变压器基础等构筑物。变电站内构筑物的特点是除了主控通信楼、主变压器基础占地比较集中可以做成深基础外，其余构筑物占地面积大，几乎都是附着在地面之上，做成深基础不经济。針对变电站内构筑物特点及站内的地质构成，初步确定对站内整个场地进行地基处理，处理深度为第1层土厚度，消除第1层土的湿陷性，提高该层土的承载力降低其压缩性，满足其上部构筑物设计要求。处理后主控通信楼及主变基础采用桩基础，其余构筑物采用浅基础。变电站总平面图见图1。
4 地基处理方案的确定
初步确定可采用换填、水泥土搅拌桩、强夯地基处理方式。前两种方法在松原220kV及66kV电压等级的变电站中都有应用，取得很好的效果。换填处理法深度在0.5～3m比较适宜。本变电站需要处理的第1层土深度在6.50～8.00m，采用换填法不恰当。变电站内运输道路环绕着各个电压等级的配电装置场地，电缆沟在配电装置场地纵横布置，为满足道路、电缆沟以及设备对不均匀沉降的要求，采用水泥土搅拌桩势必要缩短桩间距，投资较大且不利于上部结构位置的调整和变动。衡量利弊之后决定采用强夯进行地基处理，主控通信楼及主变压器基础在处理后的地基上做桩基础，其余构筑物按天然地基设计。经强夯处理后道路、设备构支架、电缆沟等构筑物布置起来更加方便灵活。
5 夯击参数的选择
根据站内的地质状况将场区分为A、B两个区。为选择合理的单点夯击击数和夯点间距，在两个区域内选择有代表性的两块场地分别进行试夯（见图1）。有效加固深度取8.0m。根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）预估主夯击能A区取3000kN·m，B区取2000kN·m。主夯时A区锤重150kN，落距20m，锤底面积5m2，锤底直径2.52m，正三角形布点，夯点间距5.0m。 B区锤重120kN，落距取16.7m，锤底面积5m2，锤底直径2.52m，正三角形布点，夯点间距5.0m。满夯时A、B区单击夯击能取1000kN·m，锤重150kN，落距7m。每个试夯区夯击遍数均为3遍，第1遍主夯、第2遍主夯、第3遍满夯。主夯每点15击，满夯每点5击，同时满足主夯和满夯的最后2击夯沉量平均值不大于50mm。分别在夯锤上和夯点（或夯坑）周围地面相互垂直方向埋设观测标识，在夯击过程中，利用水准仪测量每击的夯沉量和夯坑周围地面的沉降或隆起量。当夯击达到设计夯沉量控制指标或地面出现明显隆起时，停止夯击。绘制锤击数与夯沉量关系曲线，确定最佳锤击数和夯点间距，同时测量夯坑体积。
6 试夯后的质量检验
试强夯结束15d后，采用静力触探、静力载荷试验、试坑取土和室内土工试验进行检测。确定夯后地基土有关物理力学指标，确定夯后地基土承载力、压缩模量、密实度、湿陷性消除情况。
7 确定强夯施工参数
对试夯结果进行分析，根据上部结构对地基承载力及压缩性的要求以及尽量节省施工费用的原则，确定强夯的施工参数。A、B两区主夯击能取2000kN·m，锤底面积5m2，锤底直径2.52m，正三角形布点，每点13～15击；满夯击能取1000kN·m，落距8.4m，锤重、锤底面积、锤底直径与主夯相同，每点5击，夯印搭接1/4，夯后平整。同时，满足主夯和满夯的最后二击夯沉量平均值不大于60mm。在变电站设3个永久观测基准点。
强夯结束15d后，对场地进行静力触探、静力载荷试验、室内土工试验检测。检验结果表明夯后地基土承载力、压缩模量、密实度指标均满足设计要求。通过3个观测点几年来对整个变电站的观测，变电站整个场地地基的沉降量满足设计要求，强夯地基处理在本工程取得最佳效果。本工程设计被国家电网公司评为2009年度输变电优质工程奖。
8 结语
虽然强夯法具有施工简单、加固效果好、使用经济等优点，但其关键是根据具体的地质情况能准确给出试夯参数，并根据试夯检测结果调整试夯参数求得最终的强夯数据。变电站上的构筑物占地面积大，其上的电气设备及建构筑物的垂直荷载不大，电气设备、电缆沟、道路等对场地的沉降要求较高，因此，强夯是解决变电站场区内上层土地基承载力不足，沉降量不满足要求的较好选择。但由于需要试夯、并进行检测，往往不被施工单位认可，大部分变电站还是通过整个场地换填，或加深设备构支架基础或基础底面局部换填方法解决。只有在重要的大规模变电站上才得以应有，典型的工程案例对设计来讲非常难能可贵。
参考文献
[1] 曹云.基础工程[M].北京：北京大学出版社，2012.
[2] 林宗元.岩土工程治理手册[M].北京：中国建筑工业出边社，2006.
[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50011-2001建筑抗震设计规范[S].中国建筑工业出版社，2010.
[4] 中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50025-2004 湿陷性黄土地区建筑规范[S].中国建筑工业出版社，2004.
[5] 中国建筑科学研究院.JGJ79-2002 建筑地基处理技术规范[S].中国建筑工业出版社，2002.
作者简介：张巧（1965-）女，学士，高级工程师，国家一级注册结构工程师，主要从事输变电工；、风电场构筑物设计
关键词：强夯；夯能；锤重；落距；夯点间距
中图分类号：TU472.3 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）12-0071-02
前言
强夯法具有施工简单、加固效果好、使用经济等优点，因而被世界各国工程界广泛应用于各类土的地基处理中。但由于强夯法的设计理论尚不成熟，夯击时地基的动力性又不十分明确，以及地基土形状变化多端等因素，在采用强夯法时必须进行现场试夯或试验性施工。设计通过试验结果进行下一步施工图设计。强夯的施工方法简单但施工中锤重、落距、锤底面积、夯点布置等参数的取值直接决定地基处理效果及施工速度，强夯的参数对工程十分重要。
1 站址概况
松原500kV变电站新建工程的站址位于前郭县新庙镇站址在地貌单元上属于松辽平原，地势稍有起伏，呈东西高中间低的形态，地面高程在146.00～151.00m之间，最大高差为5.00m。
2 地基岩土构成
自然地面下20m深度内的地层岩性自上而下分别为黄土状粉土、粉土、粉砂。
2.1 黄土状粉土黄褐色，具有较大孔隙及垂直节理，微层理发育，稍湿，稍密～中密。该层厚6.50～8.00m。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001），判定该层土为中高压缩性土。
根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025—2004），黄土状粉土具有湿陷性，失陷性为中到重。
2.2 粉土黄褐色，稍湿，稍密～密实，该层分布不普遍，层厚小于1.40m，层底埋深8.80～7.50m。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001），判定该层土为中等压缩性土。该层粉土不具有湿陷性。
2.3 粉砂黄褐色，稍密～中密状态，稍湿～饱和，该层分布普遍，本次勘察未揭穿。
3 站内的构筑物
站区建筑物主要由主控通信楼、继电器小室、SP泡沫消防间等建筑物组成，除主控通信楼为二层结构外其他所有建筑物均为单层建筑。总建筑面积为1182.73m?。占地面积为705.6m?约占围墙内总占地面积（6.1362hm?）的1.14%。其他构筑物为500kV配电装置场地、220kV配电装置场地、无功补偿装置、电容器装置、站内道路、站内地下电缆沟、主变压器基础等构筑物。变电站内构筑物的特点是除了主控通信楼、主变压器基础占地比较集中可以做成深基础外，其余构筑物占地面积大，几乎都是附着在地面之上，做成深基础不经济。針对变电站内构筑物特点及站内的地质构成，初步确定对站内整个场地进行地基处理，处理深度为第1层土厚度，消除第1层土的湿陷性，提高该层土的承载力降低其压缩性，满足其上部构筑物设计要求。处理后主控通信楼及主变基础采用桩基础，其余构筑物采用浅基础。变电站总平面图见图1。
4 地基处理方案的确定
初步确定可采用换填、水泥土搅拌桩、强夯地基处理方式。前两种方法在松原220kV及66kV电压等级的变电站中都有应用，取得很好的效果。换填处理法深度在0.5～3m比较适宜。本变电站需要处理的第1层土深度在6.50～8.00m，采用换填法不恰当。变电站内运输道路环绕着各个电压等级的配电装置场地，电缆沟在配电装置场地纵横布置，为满足道路、电缆沟以及设备对不均匀沉降的要求，采用水泥土搅拌桩势必要缩短桩间距，投资较大且不利于上部结构位置的调整和变动。衡量利弊之后决定采用强夯进行地基处理，主控通信楼及主变压器基础在处理后的地基上做桩基础，其余构筑物按天然地基设计。经强夯处理后道路、设备构支架、电缆沟等构筑物布置起来更加方便灵活。
5 夯击参数的选择
根据站内的地质状况将场区分为A、B两个区。为选择合理的单点夯击击数和夯点间距，在两个区域内选择有代表性的两块场地分别进行试夯（见图1）。有效加固深度取8.0m。根据《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）预估主夯击能A区取3000kN·m，B区取2000kN·m。主夯时A区锤重150kN，落距20m，锤底面积5m2，锤底直径2.52m，正三角形布点，夯点间距5.0m。 B区锤重120kN，落距取16.7m，锤底面积5m2，锤底直径2.52m，正三角形布点，夯点间距5.0m。满夯时A、B区单击夯击能取1000kN·m，锤重150kN，落距7m。每个试夯区夯击遍数均为3遍，第1遍主夯、第2遍主夯、第3遍满夯。主夯每点15击，满夯每点5击，同时满足主夯和满夯的最后2击夯沉量平均值不大于50mm。分别在夯锤上和夯点（或夯坑）周围地面相互垂直方向埋设观测标识，在夯击过程中，利用水准仪测量每击的夯沉量和夯坑周围地面的沉降或隆起量。当夯击达到设计夯沉量控制指标或地面出现明显隆起时，停止夯击。绘制锤击数与夯沉量关系曲线，确定最佳锤击数和夯点间距，同时测量夯坑体积。
6 试夯后的质量检验
试强夯结束15d后，采用静力触探、静力载荷试验、试坑取土和室内土工试验进行检测。确定夯后地基土有关物理力学指标，确定夯后地基土承载力、压缩模量、密实度、湿陷性消除情况。
7 确定强夯施工参数
对试夯结果进行分析，根据上部结构对地基承载力及压缩性的要求以及尽量节省施工费用的原则，确定强夯的施工参数。A、B两区主夯击能取2000kN·m，锤底面积5m2，锤底直径2.52m，正三角形布点，每点13～15击；满夯击能取1000kN·m，落距8.4m，锤重、锤底面积、锤底直径与主夯相同，每点5击，夯印搭接1/4，夯后平整。同时，满足主夯和满夯的最后二击夯沉量平均值不大于60mm。在变电站设3个永久观测基准点。
强夯结束15d后，对场地进行静力触探、静力载荷试验、室内土工试验检测。检验结果表明夯后地基土承载力、压缩模量、密实度指标均满足设计要求。通过3个观测点几年来对整个变电站的观测，变电站整个场地地基的沉降量满足设计要求，强夯地基处理在本工程取得最佳效果。本工程设计被国家电网公司评为2009年度输变电优质工程奖。
8 结语
虽然强夯法具有施工简单、加固效果好、使用经济等优点，但其关键是根据具体的地质情况能准确给出试夯参数，并根据试夯检测结果调整试夯参数求得最终的强夯数据。变电站上的构筑物占地面积大，其上的电气设备及建构筑物的垂直荷载不大，电气设备、电缆沟、道路等对场地的沉降要求较高，因此，强夯是解决变电站场区内上层土地基承载力不足，沉降量不满足要求的较好选择。但由于需要试夯、并进行检测，往往不被施工单位认可，大部分变电站还是通过整个场地换填，或加深设备构支架基础或基础底面局部换填方法解决。只有在重要的大规模变电站上才得以应有，典型的工程案例对设计来讲非常难能可贵。
参考文献
[1] 曹云.基础工程[M].北京：北京大学出版社，2012.
[2] 林宗元.岩土工程治理手册[M].北京：中国建筑工业出边社，2006.
[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50011-2001建筑抗震设计规范[S].中国建筑工业出版社，2010.
[4] 中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50025-2004 湿陷性黄土地区建筑规范[S].中国建筑工业出版社，2004.
[5] 中国建筑科学研究院.JGJ79-2002 建筑地基处理技术规范[S].中国建筑工业出版社，2002.
作者简介：张巧（1965-）女，学士，高级工程师，国家一级注册结构工程师，主要从事输变电工；、风电场构筑物设计