變電站地基處理與變電站設計探討

曹悠學 何文彬

（重慶市電力公司建設分公司，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，常常出現建筑物和地坪開裂事故，所以要特別重視對變電站填土地基的處理。我們要認識到科學設計、合理控制工期、掌握正確的施工方法，才能保證工程的質量，避免發生事故，而完成這些工作需要設計工作者和施工單位共同努力，密切配合。本文結合變電站土建工程的特點，談談對變電站土建工程的不良地基處理。

1 變電站地基設計

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

基礎設計是施工設計優化的重點，普通條形基礎在建筑物總造價中所占比例為15%～20%，故應熟讀地質資料，盡量利用天然地基，對基礎進行優化設計。地基局部超深采用塊石灌漿基礎，對地基較差部分采用放大基礎；基礎滿足設備安裝運行要求時，盡量淺埋。盡量采用放大基礎而少來用鋼筋混凝土樁基礎。對于必須使用樁基礎部位，應盡量采用直徑300～400mm樁徑鉆孔樁，減少或不來用人工挖孔樁。施工階段加強基坑驗槽工作，確保施工開挖達到設計要求地基土層。對個別設計地基與實際地基情況不符時，應現場臨時挖探坑或現場測試。能達到設計承載力時，盡量利用天然地基；不滿足承載力時，采用放大基礎處理或臨時局部換填處理。施工回填區應要求將回填土通過人工或機械夯實，密實度系數為0.91～0.95之間。采用黏土夯實地基，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械夯實，每次填土厚度為25cm左右，夯實至厚度為15cm，直至基礎底面。對基礎埋深過大的，采用塊石灌漿放大基礎，應盡量減少基礎埋深。對承載力在150kPa的天然地基，考慮采用換填土放大基礎，一般換填土采用級配卵石放大的基礎。對于多層建筑，根據持力層深度大于5m采用樁基礎，3～5m以內超深基礎采用塊石灌漿法比較經濟。

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，并受到山水的侵蝕，容易出現軟弱地基。

2.2 由于變電站站址經常選擇在平原地區，地形平坦，站址區上部經常覆蓋沖積層，且有很厚的淤泥層，當建筑物采用天然基礎時，不管是軟土還是硬土，雖都能滿足承載力的要求，但因為軟土存在壓縮性，硬土（風化巖土）基本不具壓縮性，所以會出現地基的不均勻沉降，導致建筑物產生樓板開裂、墻體產生裂縫等現象。

2.3 站址所處的地形高差較大，經過挖填平衡后，填土較深，同時填土部分面積大且不規則，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，并未全部壓實或產生預沉降。

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，容易使地基上部結構產生不均勻沉降，而變電站的構筑物雖然結構獨立，但是通過電力設備和管線相連，如果地基產生不均勻沉降，不僅造成建筑物本身結構被破壞，還會引起電力設備和管線的變形，導致電力安全事故的發生。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，都是基礎設計中必須認真考慮的問題。在基礎設計階段應了解地下情況，調查其是否位于高回填區或滑坡地段，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用。

3 變電站存在不良地基的處理方法

3.1 強夯法

強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。對高飽和度的粉土與黏性土等地基，當采用在夯坑內回填塊石、碎石或其他粗顆粒材料進行強夯置換時，應通過現場試驗確定其適用性。強夯施工前，應在施工現場選取一個或幾個有代表性的試驗區，進行試夯或試驗性施工。試驗區數量應根據建筑場地復雜程度、建設規模及建筑類型確定。強夯的單位夯擊能量，應根據地基土類別、結構類型荷載大小和要求處理的深度等綜合考慮，并通過現場試夯確定。在一般情況下，對于粗顆粒土可取1000～3000kN·m/m2，細顆粒土可取 1500～4000kN·m/m2。

韶關始興變電站新建工程按照設計要求，并依據以上的原則，對主變場區回填土進行分層碾壓后進行強夯，獲得了預期的效果。對韶關始興變電站新建工程主變壓器地段回填土進行檢測認定，原場地地形起伏較大，回填整平后地形較平坦，地面高差在0.5m左右，場區地貌屬于丘陵區。本次檢測場地回填土均有分布，厚薄不均，厚度一般在3.10～7.30m之間，為粉質黏土組成的素填土，其下為原耕植土及可塑-堅硬的粉質黏土。檢測地段的回填土呈可塑-堅硬狀態，液性指數0.429，稍濕-濕，含水量21.3～30.3，為中等壓塑性土，壓塑系數 0.13～0.49 MPa-1，壓塑模量 4.10～12.05MPa，壓實系數可達0.92～0.97，主變壓器基礎按淺基礎設計，基本上達到了設計要求。

3.2 樹根樁法

樹根樁法適用于淤泥、淤泥質土、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，樁長不宜超過30m，樁的布置可采用直樁型或網狀結構斜樁型。樹根樁的單樁豎向承載力可通過單樁載荷試驗確定。當無試驗資料時，也可按國家現行標準《建筑地基基礎設計規范》有關規定估算。

3.3 地基土體卸載法

某500kV變電站工程在投運前發現主變壓器基礎與散熱器基礎產生不均勻沉降，導致設備受損，如果處理不當，將嚴重影響本地區2002年夏季的正常供電。為使500kV變電站在擬定時間內投入運行，經多方案比選，采用了“地基土體卸載法”對地基基礎進行加固處理，收到了安全、經濟、快捷的效果，值得同類型基礎設計借鑒。

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）強制攪拌，使軟土硬結成具有一定整體性、水穩性和一定強度的水泥加固土，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、格柵或地下連續墻，處理深度可達8～12m。水泥土攪拌法處理軟土的固化劑宜選用強度等級為32.5級以上的普通硅酸鹽水泥。水泥的摻量除塊狀加固時宜為被加固土質量的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行加固，以避免因地基變形產生不均勻沉降、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大于150kPa。站內一般場地，采取分層碾壓夯實，要求壓實系數達到0.95。

結語

變電站在電力系統網絡中起著變壓、分流的作用，某個變電站出了問題，除了對其本身供電的區域造成停電外，還會對與其連接的其他變電站甚至整個電力系統網絡造成影響。由此可見，變電站在電力網絡中的重要地位及對其工程質量的高度要求。變電站土建工程主要是為輸變電設備服務，土建工程質量的好壞直接影響變電站的安全運行。在變電站土建工程中，影響工程質量的因素除了其本身結構施工質量的好壞之外，還有就是不良地基引起基礎的不均勻沉降。

[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.