變電站分期建設主變基礎問題探討

馬福雷 唐 潔 鮑立華

在變電站建設前期，往往考慮到投資的回收及初期的負荷水平，特別是受限于資金的情況時，一般都是按最終規模進行設計規劃，實施建設分期進行。隨著設計水平的提高及電氣設備集成化的發展，變電站布局越來越緊湊，而建(構)筑物的緊湊布置也因此給后期建設帶來了一些問題。在擴建工程中新建主變基礎與前期主變防火墻基礎越來越近，在復雜地質情況及雨季施工時新建基礎施工對原有主變及防火墻的影響不容忽視。為防止給安全生產帶來隱患，現就對某220 kV變電站擴建工程雨季施工時基坑出現的“孔洞”現象的分析及處理，談談類似工程的施工措施和主變分期建設的基礎設計問題。

1 工程實例

某220 kV變電站主變采用分期建設，規劃 3臺主變，一期已建設1臺主變，本期建設1臺主變。

1.1 工程地質情況及設計概述

主變地基土層分布:①黏土，厚度 0.6 m～1.2 m，fak=140 kPa;②粉土，厚度 3.2 m～4 m，fak=120 kPa;③粉土，厚度0.9 m～1.6 m，fak=90 kPa;④淤泥，厚度 0.8 m～1.2 m，fak=70 kPa;⑤黏土，厚度 4 m～ 4.8 m，fak=140 kPa;⑥粉土，厚度3.7 m～5.6 m，fak=180 kPa。一期設計場地填土約1.4 m，主變筏板基礎埋深2.0 m，防火墻條形基礎埋深1.8 m，一期已采用水泥土攪拌樁對3臺主變地基進行處理，遠期工程樁頭未處理。本期設計主變筏板基礎埋深2.0 m，防火墻條形基礎埋深2.0 m。

1.2 “孔洞”現象及形成原因分析

本工程施工時正值雨季，主變基礎開挖后遭遇連續降雨，雨后發現一期防火墻側基坑側壁底部有若干孔洞，孔洞位于每兩個攪拌樁樁頭之間，黏土層下方，孔底位于基坑底部且標高低于防火墻基礎褥墊層，如圖1所示。“孔洞”現象的形成是基坑開挖后連續降雨，基坑周圍雨水未及時下滲，從而造成地下水徑流路徑的改變，產生基坑內外水頭差。在高水頭差的作用下出現滲透變形，當水頭梯度(或滲透力)達到一定值以后，粉土層的細小顆粒逐漸被水流帶出形成的基坑流土現象[1]。若基坑存水，為趕工期采取基坑直接抽水[2]，則基坑周圍與基坑內水頭差增大，雨水進一步向基坑滲流，從而加劇“孔洞”現象。

1.3 “孔洞”現象的危害

若流土嚴重，防火墻基礎褥墊層下粉土層便會因粉土流失形成孔洞，從而使孔洞上部土體失去支撐，應力狀態發生變化。若孔洞頂板上方土體厚度小于臨界厚度[3]，則會使褥墊層內應力損失，甚至使褥墊層喪失承載能力，使防火墻發生不均勻沉降，危害正在帶電運行的一期主變壓器，給安全生產帶來嚴重隱患。

1.4 “孔洞”現象的處理措施

由于孔洞在基礎下的發展情況難以全面掌握，普通灌注混凝土難以使深部孔隙振搗密實并且難以對孔洞上壁施加應力，為使水泥漿液充填到土洞和土洞周圍土層的孔隙中，確保地基穩定和建筑物安全，本工程擬采用高壓灌漿法對孔洞進行處理。灌漿法加固松散、軟弱地基的原理主要是利用壓力把漿液材料注入需加固土層的孔隙中或擠開軟弱土層，待漿液凝固后，使土層的力學強度和變形模量得到提高，達到防止地基沉降的目的[4，5]。灌漿技術具有施工簡便、造價低廉、工期短、效果顯著等綜合優點。

由于該工程主變基礎的澆筑，施工單位已暫時將孔洞口用商品混凝土封堵，后期加固具體方案如圖2所示，在防火墻基礎側洞口位置處打孔高壓灌漿。

2 防止“孔洞”現象的主要施工措施

為防止“孔洞”現象的出現最主要的一點就是避免在雨季施工，但是很多工程工期緊，任務重，雨季施工不可避免。

由于科學技術的限制，氣象部門并不能及時提供準確的預測服務，暴雨等惡劣氣象往往不期而至，雨季施工的不確定性給施工的準備和防范提出了更高要求。

防止“孔洞”現象的主要雨季施工措施如下:1)施工前應了解地質情況，土層分布及地基處理措施，編制雨期施工計劃，制定出具體措施，并根據工程情況準備一定數量的防雨、降水材料和機具，以備急用。2)雨期施工的工作面不宜過大，基坑應嚴禁超挖，基礎應根據深淺分期完成。雨季前夕開挖的工程應加大放坡，并做好支護方案保證邊坡穩定。3)若基坑積水，不可盲目在基坑中抽水，應根據地質情況采取有效降水措施。4)應對基坑和一期相鄰基礎經常觀察，做到有問題及時發現，及時處理。

3 主變分期建設的基礎設計問題

在主變分期建設工程中，擴建主變基礎的施工對前期主變防火墻基礎在某些條件下存在一定的影響。特別是在不良地質條件下，如基礎下存在無黏性土土層，雨季施工時可能產生“孔洞”現象。在這種情況下，主變基礎考慮采用防火墻基礎深埋阻水法和埋深遞減法設計。

3.1 防火墻基礎深埋阻水法

如圖3所示，在新建變電站主變設計時防火墻基礎適當深埋，二期主變基坑開挖時，一期防火墻基礎便會形成一條阻水帶，防止流土發生。由于一期防火墻基礎埋置較深，即使二期主變基坑產生“孔洞”，也不會發展至防火墻基礎底部，從而保障一期主變壓器的安全運行。

3.2 埋深遞減法

如圖4所示，在新建變電站主變設計時防火墻基礎與主變基礎形成深埋相同區域，二期、三期主變區基礎埋深適當遞減。此法同樣具有防火墻基礎深埋阻水法的作用，并可在擴建工程中根據一期設計情況和地質情況應用。

4 結語

1)本文通過工程實例對擴建主變時基坑側壁產生的“孔洞”現象的原因、危害進行了分析，并提出了處理方案。2)提出了防止“孔洞”現象的主要施工措施。3)為減小“孔洞”現象的危害，從主變分期建設的角度提出了主變基礎設計的防火墻基礎深埋阻水法和埋深遞減法。

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