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载体桩在宁夏地区输变电工程中的适用性分析

更新时间:2009-03-28

宁夏作为全国煤电基地之一,近年来,其电网建设步入高速发展的新阶段,建设规模频创历史新高,计划投资增幅也在不断增大。随着宁夏输变电工程建设规模的不断增大,在电网建设中的地基处理、桩基工程投资规模也不断增大,因此只有不断地研究和探索先进适用、经济合理的地基处理、桩基方案,才能实现国家电网公司“资源节约型、环境友好型”输变电建设目标。据统计,目前宁夏地区输变电工程的地基处理主要为换填土垫层法、挤密桩法和钢筋混凝土钻孔灌注桩法。以上方法经过了大量的工程实践,其适用性和安全性均得到了结构设计人员的认可,但载体桩技术在输变电工程中尚未使用。载体桩已成为一种成熟的基桩工法,其基桩的设计、施工、检测环节已由行业标准进行了规范[1—2]。该技术通过将建筑垃圾置入混凝土桩桩底,通过挤密桩端土体在桩端形成载体而达到提高单桩承载力的一种全新的施工工艺[2—3]。载体桩是指由载体和混凝土桩身构成的桩[4],作为一种新型环保桩型,其具有价格低廉,操作简单,可以消耗建筑废料的特性[5]。据相关研究显示,目前宁夏地区以及湖北黄石地区、安徽蚌埠软土地区等其他地区已经在大量工业与民用建筑工程中使用载体桩技术处理地基并取得了相对于普通地基处理方法较为满意的社会效益和经济效益[3,6—7]。但是考虑到输变电工程在结构和布局上不同于一般的工业与民用建筑,其分部分项工程多,地域跨度大,荷载变化大,抗压和抗拔复合,对环境和沉降的敏感程度高等特点,多数电力专业的岩土工程师和结构设计人员对未使用过的新的地基处理方案存在一定程度上的疑虑。为此本文对载体桩在宁夏地区输变电工程中的适用性进行分析,旨在对节约资源、质量稳定的载体桩工法在输变电工程中的应用起到推广作用。

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1 工程概况

纺织城110 kV变电站为新建工程(以下工程资料来源于2016年国网宁夏电力设计有限公司的纺织城110 kV变电站新建工程竣工图和北京波森特岩土工程有限公司的纺织城110 kV变电站新建工程载体桩设计方案),变电站占地面积为4 300.0 m2,东西长约60.0 m,南北宽约72.0 m。场地位于宁夏银川市贺兰县,宁夏生态纺织产业示范园内,南邻通山路。场区在地貌上属黄河冲积平原上的Ⅰ级阶地。场区土层大致分为6层:

(1)第①层填土(Q4ml):该层土主要分布于场区北侧,成分主要以粉质黏土、粉土为主,粉细砂次之。黄褐色—灰褐色,松散—稍密,稍湿。平均厚度0.75 m,层底平均标高1 104.25 m。

设计意图 类比正切函数概念,把三角形不同的边分别求比值,不同边的比取不同的名称,得出正弦函数与余弦函数的概念.并进一步得出正弦函数与余弦函数的性质.

(2)场区新近填土(Q4ml):该层土主要分布于场区南侧,为近期周边施工弃土形成,堆填时间小于1 a。该层土成分主要以粉细砂及粉土为主,粉质黏土次之。黄褐色—灰褐色,松散,稍湿,含少量腐殖质及植物根系及少量建筑垃圾等。该层由于堆填时间较短,未经压实,所以物理力学性质较差,呈高压缩性。

水稻单株的产量由每穗粒数、有效穗数、结实率和千粒重构成。提高水稻单位面积产量需主要从这4个方面着手[11]。但在育种实践过程中的困难在于水稻各个产量相关性状之间呈负相关。在本研究中发现,将扬稻6号中的Ghd7区段替换为鄂早18中的Ghd7区段后,所得株系的单株产量同扬稻6号相比,并未显著降低。在21个扬稻6号 (Ghd7-EZ18)株系中,有1个株系的单株产量显著提高,7个株系的单株产量同扬稻6号相比没有显著差异,13个株系的单株产量显著下降,这说明Ghd7并不是影响水稻产量的惟一限制因子。通过分子标记辅助选择结合田间人工选择,完全可以选择得到生育期缩短,但产量不下降的品系。

(3)场区第②层粉土(Q4al+l):黄褐色,稍密,稍湿—很湿,粒度接近粉砂。场区浅层普遍揭露,局部与粉质黏土呈互层状分布,无明显层理,无光泽反应,摇振反应中等,干强度、韧性低。

(4)第②-1 层粉质黏土(Q4al+l):黄褐—灰褐色,可塑,饱和,含少量有机质、植物根系等。摇振反应无,切面稍有光泽,韧性中等。该层局部夹黏土、粉土、粉细砂薄夹层(厚度小于0.50 m),呈透镜体分布,仅在局部揭露。

(2)载体桩的检测休止期为受检桩同条件养护试件强度达到设计强度要求时或不少于25d。

(6)第③-1 层粉质黏土(Q4al+l):黄褐—灰褐色,硬塑,饱和,含少量有机质、植物根系等。呈透镜体分布。场区地下水为潜水,地下水主要含水层为第③粉细砂,勘察期间场区为枯水期,地下水位受季节降水与农田灌溉等的影响下,丰水期与枯水期水位升降幅度在 0.50~2.00 m。

2 常规地基处理方案与载体桩方案的对比分析

为了研究并推广载体桩在宁夏地区输变电工程中地基处理方面的应用,下面基于纺织城110 kV变电站工程,主要从施工费用、施工周期、检测休止期、检测项目及相应费用四个方面将常规地基处理方案与载体桩进行对比分析。

在实际生长的过程中,春玉米的光合作用效果与叶片中的水势存在很明显的关系,叶片水势上升,则光合作用以及光合产物的运输都有增强,反之则出现下降。因此秸秆覆盖可以更好的提升春玉米光合作用的速率,从而帮助玉米更快的进行光合产物的积累。

2.1 施工费用对比

2.1.1 沉管碎石挤密桩复合地基方案及费用 拟建场区为严重液化地基,设计采用并实施的地基处理方案为沉管碎石挤密桩复合地基方案全部消除液化沉陷,兼顾提高地基土的承载力与变形性能。

(1)沉管碎石挤密桩复合地基方案。桩径φ=500 mm,桩长13.6 m,按等边三角布置,桩间距为1.0 m,满堂处理,站址四周外扩 2排,总桩数为5 676 m,复合地基承载力特征值可按fspk=150 kPa考虑。

(2)沉管碎石挤密桩复合地基及基础费用。站址内满布沉管碎石挤密桩,其地基基础造价按中标价计算。具体费用见表1。

 

表1 沉管碎石挤密桩复合地基及基础费用

  

注:表中数据取自纺织城110 kV变电站的地基处理工程竣工资料;处理范围内砂夹石垫层平均厚度按0.5 m考虑。

 

编号 分项工程 数量 单位 单价/元 小计/万元1 碎石桩 77 193.6 m 28 216.14 2 基础 500 m31 350 67.50 3 砂夹石垫层 2432 m3 80 19.45合 计 303.09

2.1.2 载体桩方案及费用 (1)载体桩方案。桩端进入非液化土层不小于5倍桩径,从基础底面算起,平均桩长为12.50 m,满足液化场地的设计要求。桩径φ=430 mm,桩间距1.6 m;三击贯入度按10 cm控制,载体等效计算面积Ae=2.0 m2;取单桩承载力特征值Ra=1 000 kN。

天脊集团主动承担社会责任,通过组织万名农户回厂参观、农技培训、示范推广等活动,重点发展培育种植大户,培训数万名真正“爱农业、爱天脊、懂技术、善经营”的科学种植带头人,加大对潜在客户、重点客户的走访频率和服务跟进次数,通过科学开展试验示范推广,以点带面、以老带新,扎扎实实去赢得客户、占领市场。

拟建物独立基础单柱荷载在900~2 500 kN,基底平均压力均按150 kPa考虑,对独立基础在承台下布置2桩和3桩;对单个设备基础布置3桩至12桩;本次布桩总数为239根,总计桩长2 987.5 m。

2.1.3 载体桩费用与沉管碎石挤密桩复合地基费用的对比 对比表1和表2可知,同一输变电站工程中虽然载体桩的单价比沉管碎石挤密桩高,但是载体桩数量却比沉管碎石挤密桩少很多。就总费用而言,载体桩的145.84万元仅占沉管碎石挤密桩复合地基总费用(303.09万元)的48.1%。由此可知,载体桩相对于沉管碎石挤密桩复合地基是比较经济的。

载体桩工程单桩施工速度明显慢于碎石桩,但其总施工工期仍相对较快。主要原因在于,载体桩的单桩承载力值很高,其总桩数大幅低于碎石桩复合地基。

载体桩与沉管碎石挤密桩复合地基检测项目及相应费用的对比见表4。

 

表2 载体桩及基础费用

  

注:表中数据取自纺织城110 kV变电站载体桩设计方案;采用载体桩方案后,无需进行砂夹石换填。

 

编号 分项工程 数量 单位 单价/元 小计/万元1 载体桩 2 987.5 m 330 98.59 2 基础 350.0 m3 1 350 47.25 3 砂夹石垫层 0 m3 80 0合 计 145.84

载体桩方案单桩承载力极高,因此承台下布桩较少,相应的承台尺寸也有所减小。根据结构人员按载体桩布置后计算,本项目中载体桩方案基础承台的混凝土方量约为复合地基方案的46%~70%。本次测算中载体桩方案的基础混凝土方量按复合地基方案70%进行计算。

2.2 施工周期对比

载体桩与沉管碎石挤密桩复合地基施工周期的对比见表3。

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按每日2个台班,每台班8 h计算,机械6台,碎石桩单桩施工时间约为0.4 h,总计施工时间为5 676根×0.4 h/根=2 270.0 h,换算为工作日为 24 d。 载体桩单桩施工时间约为1.0 h,机械2台,总计施工时间为239根×1.0 h/根=239.0 h,换算为工作日为8 d。

(2)载体桩及基础费用。桩基及基础造价按中标价计算。载体桩及基础费用见表2。

2.3 检测休止期对比

载体桩的检测费用/碎石桩复合地基的检测费用为89 600/159 500×100%=56.2%。载体桩检测费用较低的主要原因是其单桩承载力值很高,其总桩数大幅低于碎石桩复合地基的总桩数,从而受检桩总量较小,费用较低。

(1)沉管碎石挤密桩复合地基的检测休止期根据不同的桩间土层而不同,对粉质黏土地基不宜少于28 d,对粉土地基不宜少于14 d,对砂土和杂填土地基不宜少于7 d。对于本项目,因上部桩间主要持力土层为粉土和粉质黏土,故需当碎石桩施工28 d后方可进行复合地基检测。

(5)场区粉、细砂(Q4al):黄褐色—灰褐色,饱和,密实度自上而下呈逐渐增强趋势。该层在整个区域分布连续,层顶平均标高1 102.11 m。该层巨厚,最大勘探深度为20.45 m,未穿透。

(3)对比检测休止期的等待时间,碎石桩复合地基由于需要保证桩间土强度的恢复,故一般没有灵活性,否则提前检测时,当检测结果为不合格时,需承担检测结果无法被公认的后果。载体桩基础则具有较大的灵活性,因为载体桩的竖向抗压承载力主要来源于桩底,其桩底多为强透水层,强透水层超静孔隙水压力消散速度快,7 d的休止期已足够;另外,采用载体桩技术,考虑的仅是桩身强度,所以当能确认桩身强度达到设计强度时,多数情况下即可进行检测工作。显然,对于本文工程实例来说,采用载体桩技术,其检测休止期较碎石桩复合地基要短且更具灵活性。

2.4 检测项目及相应费用对比[8]

随着近些年来机器学习技术的发展,机器学习中的分类方法已经越来越多的被用于各种识别问题。常见的机器学习分类技术由两部分组成:训练阶段和评估阶段。训练阶段利用训练集产生离线的分类模型,评估阶段利用另外独立的数据集进行性能评估。所以在进行分类识别之前,有必要将通过之前步骤制作的单步统计特征-速度数据集随机划分两个相互独立的数据集,按照机器学习中传统的测试集-训练集划分方法,首先将其中80%划分为训练集,其余20%划分为测试集。为了进一步的验证识别方法的可靠性,进一步扩大测试集数量同时降低训练集数量,将单步统计特征-速度数据集的70%划分为训练集,其余30%划分为测试集进行识别性能验证。

在表4中碎石桩复合地基的检测项目中,单桩复合地基载荷试验用来确定地基承载力是否满足设计要求;桩间土标准贯入试验用来评价桩间土的挤密情况及液化消除情况;桩体重型动力触探试验用来评价桩体的密实程度。而载体桩的检测项目中,单桩竖向抗压承载力载荷试验用来确定单桩承载力是否满足设计要求;桩身完整性低应变反射波法检测用来检查桩身是否有离析、缩径、夹泥、断桩等缺陷,并可对桩长、桩段混凝土质量进行评估。考虑确保桩基检测的可靠度,多数载体桩工程检测时,载荷试验数量略有增加,比如本工程可按载荷试验5根桩考虑;桩身完整性低应变反射波法检测数量考虑每个承台下不少于1根桩,实际检测比例为30.5%。

1)一个永远你对她负责,她却不对你负责的是谁?答:二奶。错!是银行。2)和你时刻相关,但需要时却找不着的是什么?答:空气。错!是组织。3)脱了衣服是兽,穿上衣服是什么?答:衣冠禽兽。错!是教授。4)某人第一个月工资一千,第二个月七百,工资涨了还是降了?答:降了。错!是在负增长。

根据现行相关检测规范,人工地基及基桩检测应在增强体或桩体满足龄期要求及地基施工后周围土体达到休止稳定后进行,因此检测工作不能在地基处理后或基桩施工后立即进行,需满足休止期要求。

3 结论

本文基于纺织城110 kV变电站工程,从施工费用、施工周期、检测休止期及检测项目相应费用四个方面,将常规地基处理方案与载体桩方案进行对比分析得到:

(1)在同等技术条件下,载体桩技术在与电网输变电工程中常用的地基处理方式对比中具有较强的优势,是一种经济合理,节约资源,施工周期短,检测休止期短,检测费用低的桩型,符合国家电网公司“资源节约型、环境友好型”输变电建设目标。

 

表3 载体桩费用与沉管碎石挤密桩复合地基施工周期的对比

  

编号 分项工程 每日台班数 每台班时间/h 投入机械台数/台 单桩施工时间/h 总桩数/根 总工期/d 1 碎石复合地基桩 2 8 6 0.4 5 676 24 2载体桩 2 8 2 1.0 239 8

 

表4 载体桩与沉管碎石挤密桩复合地基检测项目及相应费用的对比[6]

  

编号 分项工程 桩数/根 检测项目 检测比例 检测数量/根 单价/元 合计费用/元单桩复合地基载荷试验1 碎石桩复合地基 5 676≥总桩数的5%29 3 500 101 500桩间土标准贯入试验 29 1500 43 500桩体重型动力触探试验 29 500 14 500检测费用总计/元 159 500 2 载体桩 239单桩竖向抗压承载力载荷试验 ≥总桩数的1%且不少于3根 5 15 000 75 000桩身完整性低应变反射波法试验 ≥总桩数的10%且不少于10根,每个承台下不少于1根 73 200 14 600检测费用总计/元89 600

(2)总体而言,载体桩技术在输变电工程地基处理中相对于常规地基处理方案是比较适用的,应在宁夏地区输变电工程中加以大力推广应用以产生更大的经济效益和社会效益,进而促进宁夏电力的发展。

参考文献:

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[2]北京波森特岩土工程有限公司.载体桩施工及验收规程:QB 10—2007[S].北京:北京波森特岩土工程有限公司,2007.

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[4]沈保汉,王继忠.载体桩技术的诞生与发展[J].工程勘察,2009(S1):1-4.

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[5]邓科,邓涛.载体桩在工程中的实际应用[J].四川建材,2014(4):80,82.

假设测量是同步得到的,则将IMM滤波器的每个动作模式的信息状态向量和信息矩阵更新为局部信息贡献项的线性组合,即

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[8]中国南方电网有限责任公司.110 kV~500 kV送变电工程质量检测及评价标准:Q/CSG 10017.1—2007[S].广州:中国南方电网有限责任公司,2007.

 
李钧超,王龙,田宏梁,韩自刚,张雅强
《宁夏工程技术》 2018年第01期
《宁夏工程技术》2018年第01期文献

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