變電站地基處理與變電站設(shè)計(jì)探討

曹悠學(xué) 何文彬

（重慶市電力公司建設(shè)分公司，重慶 401121）

在以往變電站建筑工程施工中，由于填土層處理不好，常常出現(xiàn)建筑物和地坪開裂事故，所以要特別重視對(duì)變電站填土地基的處理。我們要認(rèn)識(shí)到科學(xué)設(shè)計(jì)、合理控制工期、掌握正確的施工方法，才能保證工程的質(zhì)量，避免發(fā)生事故，而完成這些工作需要設(shè)計(jì)工作者和施工單位共同努力，密切配合。本文結(jié)合變電站土建工程的特點(diǎn)，談?wù)剬?duì)變電站土建工程的不良地基處理。

1 變電站地基設(shè)計(jì)

由于變電站站址經(jīng)常選擇在平原地區(qū)，地形平坦，站址區(qū)上部經(jīng)常覆蓋沖積層，且有很厚的淤泥層，故需要特別重視對(duì)不良地基的施工處理。

基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是施工設(shè)計(jì)優(yōu)化的重點(diǎn)，普通條形基礎(chǔ)在建筑物總造價(jià)中所占比例為15%～20%，故應(yīng)熟讀地質(zhì)資料，盡量利用天然地基，對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。地基局部超深采用塊石灌漿基礎(chǔ)，對(duì)地基較差部分采用放大基礎(chǔ)；基礎(chǔ)滿足設(shè)備安裝運(yùn)行要求時(shí)，盡量淺埋。盡量采用放大基礎(chǔ)而少來用鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)。對(duì)于必須使用樁基礎(chǔ)部位，應(yīng)盡量采用直徑300～400mm樁徑鉆孔樁，減少或不來用人工挖孔樁。施工階段加強(qiáng)基坑驗(yàn)槽工作，確保施工開挖達(dá)到設(shè)計(jì)要求地基土層。對(duì)個(gè)別設(shè)計(jì)地基與實(shí)際地基情況不符時(shí)，應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)挖探坑或現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。能達(dá)到設(shè)計(jì)承載力時(shí)，盡量利用天然地基；不滿足承載力時(shí)，采用放大基礎(chǔ)處理或臨時(shí)局部換填處理。施工回填區(qū)應(yīng)要求將回填土通過人工或機(jī)械夯實(shí)，密實(shí)度系數(shù)為0.91～0.95之間。采用黏土夯實(shí)地基，而位于地下水位以上的地基考慮挖深2.5m左右，采用三七灰土或三合土通過人工或機(jī)械夯實(shí)，每次填土厚度為25cm左右，夯實(shí)至厚度為15cm，直至基礎(chǔ)底面。對(duì)基礎(chǔ)埋深過大的，采用塊石灌漿放大基礎(chǔ)，應(yīng)盡量減少基礎(chǔ)埋深。對(duì)承載力在150kPa的天然地基，考慮采用換填土放大基礎(chǔ)，一般換填土采用級(jí)配卵石放大的基礎(chǔ)。對(duì)于多層建筑，根據(jù)持力層深度大于5m采用樁基礎(chǔ)，3～5m以內(nèi)超深基礎(chǔ)采用塊石灌漿法比較經(jīng)濟(jì)。

2 變電站存在不良地基的原因和影響

以下幾種變電站站址比較容易出現(xiàn)不良地基。

2.1 變電站選址在坡底的沖積平地，表面比較平整，但是由于平地形成年限不長(zhǎng)，并受到山水的侵蝕，容易出現(xiàn)軟弱地基。

2.2 由于變電站站址經(jīng)常選擇在平原地區(qū)，地形平坦，站址區(qū)上部經(jīng)常覆蓋沖積層，且有很厚的淤泥層，當(dāng)建筑物采用天然基礎(chǔ)時(shí)，不管是軟土還是硬土，雖都能滿足承載力的要求，但因?yàn)檐浲链嬖趬嚎s性，硬土（風(fēng)化巖土）基本不具壓縮性，所以會(huì)出現(xiàn)地基的不均勻沉降，導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生樓板開裂、墻體產(chǎn)生裂縫等現(xiàn)象。

2.3 站址所處的地形高差較大，經(jīng)過挖填平衡后，填土較深，同時(shí)填土部分面積大且不規(guī)則，雖然在三通一平過程中表面部分被碾壓，但是由于施工工期短，并未全部壓實(shí)或產(chǎn)生預(yù)沉降。

2.4 受到地形條件的限制，站址部分或全部坐落在水田或水塘中，而田中的淤泥屬于軟弱地基。

2.5 如孔洞、溝澗及其他回填土等不可預(yù)見的情況，都可以形成不良地基。

不良地基由于承載力小，容易使地基上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻沉降，而變電站的構(gòu)筑物雖然結(jié)構(gòu)獨(dú)立，但是通過電力設(shè)備和管線相連，如果地基產(chǎn)生不均勻沉降，不僅造成建筑物本身結(jié)構(gòu)被破壞，還會(huì)引起電力設(shè)備和管線的變形，導(dǎo)致電力安全事故的發(fā)生。地基的過量變形還將使建筑物損壞或影響其使用功能，而高壓縮性土、膨脹土、濕陷性黃土及軟硬不均勻等不良地基上的建筑物，都是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中必須認(rèn)真考慮的問題。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)階段應(yīng)了解地下情況，調(diào)查其是否位于高回填區(qū)或滑坡地段，地下有無防空洞、主要管道等。這樣做可以減少不必要的地基處理和搬遷費(fèi)用。

3 變電站存在不良地基的處理方法

3.1 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與黏性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。對(duì)高飽和度的粉土與黏性土等地基，當(dāng)采用在夯坑內(nèi)回填塊石、碎石或其他粗顆粒材料進(jìn)行強(qiáng)夯置換時(shí)，應(yīng)通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定其適用性。強(qiáng)夯施工前，應(yīng)在施工現(xiàn)場(chǎng)選取一個(gè)或幾個(gè)有代表性的試驗(yàn)區(qū)，進(jìn)行試夯或試驗(yàn)性施工。試驗(yàn)區(qū)數(shù)量應(yīng)根據(jù)建筑場(chǎng)地復(fù)雜程度、建設(shè)規(guī)模及建筑類型確定。強(qiáng)夯的單位夯擊能量，應(yīng)根據(jù)地基土類別、結(jié)構(gòu)類型荷載大小和要求處理的深度等綜合考慮，并通過現(xiàn)場(chǎng)試夯確定。在一般情況下，對(duì)于粗顆粒土可取1000～3000kN·m/m2，細(xì)顆粒土可取 1500～4000kN·m/m2。

韶關(guān)始興變電站新建工程按照設(shè)計(jì)要求，并依據(jù)以上的原則，對(duì)主變場(chǎng)區(qū)回填土進(jìn)行分層碾壓后進(jìn)行強(qiáng)夯，獲得了預(yù)期的效果。對(duì)韶關(guān)始興變電站新建工程主變壓器地段回填土進(jìn)行檢測(cè)認(rèn)定，原場(chǎng)地地形起伏較大，回填整平后地形較平坦，地面高差在0.5m左右，場(chǎng)區(qū)地貌屬于丘陵區(qū)。本次檢測(cè)場(chǎng)地回填土均有分布，厚薄不均，厚度一般在3.10～7.30m之間，為粉質(zhì)黏土組成的素填土，其下為原耕植土及可塑-堅(jiān)硬的粉質(zhì)黏土。檢測(cè)地段的回填土呈可塑-堅(jiān)硬狀態(tài)，液性指數(shù)0.429，稍濕-濕，含水量21.3～30.3，為中等壓塑性土，壓塑系數(shù) 0.13～0.49 MPa-1，壓塑模量 4.10～12.05MPa，壓實(shí)系數(shù)可達(dá)0.92～0.97，主變壓器基礎(chǔ)按淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

3.2 樹根樁法

樹根樁法適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、黏性土、粉土、砂土、碎石土及人工填土等地基土上既有建筑的修復(fù)和增層、古建筑的整修、地下鐵道的穿越等加固工程。樹根樁的直徑宜為150～300mm，樁長(zhǎng)不宜超過30m，樁的布置可采用直樁型或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)斜樁型。樹根樁的單樁豎向承載力可通過單樁載荷試驗(yàn)確定。當(dāng)無試驗(yàn)資料時(shí)，也可按國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定估算。

3.3 地基土體卸載法

某500kV變電站工程在投運(yùn)前發(fā)現(xiàn)主變壓器基礎(chǔ)與散熱器基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致設(shè)備受損，如果處理不當(dāng)，將嚴(yán)重影響本地區(qū)2002年夏季的正常供電。為使500kV變電站在擬定時(shí)間內(nèi)投入運(yùn)行，經(jīng)多方案比選，采用了“地基土體卸載法”對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理，收到了安全、經(jīng)濟(jì)、快捷的效果，值得同類型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)借鑒。

3.4 水泥土攪拌法

水泥土攪拌法是利用水泥等材料作為固化劑，通過特制的攪拌機(jī)械，就地將軟土與固化劑（漿液或粉體，其中漿液適用于深層攪拌法；粉體適用于粉體噴攪法）強(qiáng)制攪拌，使軟土硬結(jié)成具有一定整體性、水穩(wěn)性和一定強(qiáng)度的水泥加固土，從而提高地基承載力和減小沉降量及其他特征變形，并將其作為基坑的防滲帷幕、重力式擋土墻。深層攪拌法可在土中形成水泥土樁、格柵或地下連續(xù)墻，處理深度可達(dá)8～12m。水泥土攪拌法處理軟土的固化劑宜選用強(qiáng)度等級(jí)為32.5級(jí)以上的普通硅酸鹽水泥。水泥的摻量除塊狀加固時(shí)宜為被加固土質(zhì)量的7%～12%外，其余宜為12%～20%。濕法的水泥漿水灰比可選用0.45～0.55。其地基采用水泥土攪拌法進(jìn)行加固，以避免因地基變形產(chǎn)生不均勻沉降、開裂等情況而影響正常使用。水泥土攪拌樁的樁徑為500mm，中心距為1000mm。加固深度10m左右，加固后的地基承載力特征值應(yīng)大于150kPa。站內(nèi)一般場(chǎng)地，采取分層碾壓夯實(shí)，要求壓實(shí)系數(shù)達(dá)到0.95。

結(jié)語

變電站在電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中起著變壓、分流的作用，某個(gè)變電站出了問題，除了對(duì)其本身供電的區(qū)域造成停電外，還會(huì)對(duì)與其連接的其他變電站甚至整個(gè)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)造成影響。由此可見，變電站在電力網(wǎng)絡(luò)中的重要地位及對(duì)其工程質(zhì)量的高度要求。變電站土建工程主要是為輸變電設(shè)備服務(wù)，土建工程質(zhì)量的好壞直接影響變電站的安全運(yùn)行。在變電站土建工程中，影響工程質(zhì)量的因素除了其本身結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的好壞之外，還有就是不良地基引起基礎(chǔ)的不均勻沉降。

[1]麥春明.研究變電站地基改造的處理方法[J].建筑安全，2011-08-05.