基于不同地質條件變電站基礎的施工技術探討

■宋永梅 ■贛西電力勘察設計院，江西 新余 338000

變電站在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著變換與調(diào)整電壓、接收與分配電流等非常重要的作用，是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行必不可少的場所。變電站土建工程主要為變電站內(nèi)電力設備的安裝、運行及維護提供服務，其工程質量的優(yōu)劣直接影響著變電站內(nèi)的電氣設備能否安全與穩(wěn)定，也會對電力系統(tǒng)的運行產(chǎn)生重大影響。在變電站的土建工程出現(xiàn)的質量問題中，除了工程自身原因影響外，另一種情況是因為變電站選址的地質條件的不同產(chǎn)生了不良的地基，從而導致工程基礎出現(xiàn)不同程度的沉降，致使電氣設備的傾覆，造成事故，給電力運行的維護造成極大不便，甚至影響其正常運行。所以應加強對變電站土建工程中不同地質條件引起的主要不良地基特征的分析研究，弄清其產(chǎn)生不良地基的原因和一些相應的變電站基礎的施工技術。

1 變電站土建工程的特點

變電站土建工程的質量對變電站工作的穩(wěn)定運行有重要影響，其主要特點就是受地質、地形條件限制較大。一般都是依據(jù)整個供電系統(tǒng)的規(guī)劃需要選擇變電站的站址。供電系統(tǒng)的區(qū)域布點多種多樣，這樣選址很容易碰上復雜的地形和地質條件。地形起伏較大、地質條件差這樣的地質條件很容易導致地基的不穩(wěn)定，進而出現(xiàn)變電站基礎發(fā)生沉降，甚至建筑裂縫而無法施工的情況，引起變電站的土建施工建設難度的大大提升。

2 變電站地質條件不同導致的不良地基及影響

2．1 不良地基情況

(1)平坦的平原地區(qū)一般是變電站站址的優(yōu)先選擇，但其上部可能覆蓋沖積層及較厚的淤泥層，它的土質一般為軟土和硬土。雖然這些平原地區(qū)滿足了變電站承載力的要求，但因存在有一定壓縮性的軟土和不具有壓縮性的硬土，將會引起地基的不均勻沉降、建筑物樓板斷裂、墻體產(chǎn)生裂縫等現(xiàn)象出現(xiàn);(2)選擇山坡坡底的沖積平地作為變電站的站址，雖然是平地，但因形成年限較短，可能受到山水長期的侵蝕，極易出現(xiàn)軟弱地基;(3)地形高差較大的站址，經(jīng)過“三通一平”后，可能存在填土面積大、填土較深、填土不規(guī)則等現(xiàn)象，這些區(qū)域極難全部壓實，可能產(chǎn)生預沉降;(4)處于水田或是水塘的站址，其淤泥屬于軟弱地基;(5)存在震陷土層的地震區(qū)地基，難以滿足抗液化的要求;(6)墓穴、孔洞及溝壑等不可預見的因素造成的不良地基。

2．2 影響

變電站的不良地基主要是因為其承載力小，不能很好的承重，易造成地基的上部結構發(fā)生不均勻的沉降的現(xiàn)象。因為電力設備都與管線相連接，如果出現(xiàn)不均勻沉降，會造成發(fā)電站本身結構的破壞，線路的扯拉甚至斷裂，最終釀成電力安全事故，影響電力運行。

3 針對變電站不良地基的施工技術

針對變電站不同地質條件而產(chǎn)生的不良地基的主要施工技術主要有:換填法、樹根樁法、強夯法及水泥土攪拌法。

3．1 換填法

換填法又稱換土法，主要適用于處理淺層較為軟弱的地質條件，如淤泥、淤泥質土、松散素填土、雜填土等，施工工序簡單、工期短、較為經(jīng)濟，是采用較多的方法之一。

施工方法:若變電站的地基承載能力難以滿足變電站建筑物的要求，且其地基的軟土層的厚度較小時，將地基的軟土層挖出一部分甚至全部，并用砂石、灰土、煤渣、礦渣等強度較大或一些穩(wěn)定性好、無侵蝕性的材料進行對軟土層的換填，用機械壓實直至達到符合變電站設計要求的密實度，成為良好的人工地基。采用換填法時，其換填墊層頂面的寬度需要能夠滿足基礎底面的應力擴散，常見的多為寬度每邊超出30cm，這樣做有利于施工，或者滿足保持邊坡穩(wěn)定的要求。

3．2 樹根樁法

樹根樁法適用于淤泥、淤泥質土、粘性土、粉土、砂土、碎石土及人工填土等地基土，其施工簡單靈活、樹根樁占地面積小、施工設備簡單、施工振動小、便于操作，另外對需加固的建筑物損傷小，未出現(xiàn)產(chǎn)生過大的附加沉降的現(xiàn)象，且應用較為廣泛。某變電站的已交工運行的建筑主體結構出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，且其不均勻沉降不斷增大。變電站經(jīng)商討，認為為不影響變電站設備的正常使用，認為采用樹根樁法施工不僅能保證原有變電站內(nèi)設備不停產(chǎn)，也不會對周邊居民的生活產(chǎn)生太大的影響，這個案例也說明了樹根樁法的優(yōu)點。

樹根樁法是在地基中利用鉆機成孔，在孔中放入鋼筋及鋼筋籠，并通過壓力注漿管向孔中加入水泥砂漿，這樣就形成小直徑的鉆孔灌注樁。在土中以不同的傾斜角度，采用小型鉆機施工成孔，能夠形成不同的豎直、傾斜的樁，進而形成直樁型或網(wǎng)狀結構斜樁型等，更加穩(wěn)定。直徑多在150mm～300mm之間，且每根樁長小于30m，混凝土強度等級不應太低，主筋至少有3根。

3．3 強夯法

強夯法適用于砂土、碎石土、低飽和度粉土、雜填土等地基。而飽和軟粘土，必須先將其含水量降低，然后再進行強夯。強夯法具備施工簡單、加固效果良好、較為經(jīng)濟的優(yōu)勢。

強夯法指的是利用強大的夯擊能力沖擊變電站的地基，在地基當中產(chǎn)生強大的沖擊波，在沖擊力沖擊下，夯錘能夠對地基上方的土體進行沖切，使其土壤結構遭到大的破壞，以至形成夯坑，并為擠壓周圍土產(chǎn)生動力，可以有效地降低壓縮性，并提高地基強度。夯錘的重量一般為10t以上，個別甚至達到40t，還應采取有效的減震措施或錯開工期施工。

3．4 水泥土攪拌法

水泥土攪拌樁是用于加固飽和軟黏土低地基的一種方法，它利用水泥或石灰等材料作為固化劑，通過特制而成的攪拌機械，在地基深處將軟土、固化劑、漿液、粉體等進行強制攪拌，利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理及化學反應，使軟土硬結成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的優(yōu)質地基，以提高地基的強度，有效的減少地基的沉降。如廣西南寧市的某110kV變電站，多處于約6m～7m厚的淤泥地質中，變電站采用水泥土攪拌法進行施工建造，并達到了較好的效果。

4 變電站內(nèi)各建筑物不良地基的施工技術

(1)變電站的建筑物。所處區(qū)域的地基承載力難以滿足設計要求時，地基處理方法為水泥土攪拌法、換填法及樁基法。(2)變壓器和構架基礎。若持力層為4.0m深，可采用換填法、擴大基底面積法等較為經(jīng)濟的處理方法;在4.0m以上時，可選擇人工挖孔樁等樁基處理。(3)電纜溝和排水管道基礎，可采用換填法。

5 結束語

綜上所述，不同地質條件而導致的不良地基還有很多，變電站基礎的施工技術也還有很多類型，我們需要因地制宜，制定出最合適的施工技術，這樣才能保證變電站的工程質量及電力系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運行。

［1］許永安.淺談變電站土建設計中的幾個問題［J］.山西建筑，2011，37(7):7-9.

［2］吳家攀，何華臺.變電站土建基礎設計及處理技術［J］.江西建材，2011，4∶96-97.

［3］常永梅.變電站土建施工基本技術淺論［J］.電力科技，2013，(8).