變電站土建基礎的處理技術探究

摘要：本文對變電站工作程流程做了簡要介紹，根據變電站建筑物的特點，探討了在不良地質條件下對變電站基礎的幾種加固處理技術方法，同時對變電站土建地基和基礎方案提出了幾點建議，有一定參考價值。

關鍵詞：變電站；基礎；不良地基

1. 前言：變電站工程主要的功能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工作安全。對變電站工程質量起到影響的主要因素除了其本身結構質量好壞以外，另一個就是基礎的不均勻沉降對不良地基進而對整個工程質量的危害。對變電站土建基礎處理技術的研究，具有重要的意義。

2. 變電站存在不良地基的理由及其影響

由于變電站通常選擇在地形平坦的平原地區，上部往往覆蓋著沖積層，并帶有很厚重的淤泥層，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，因此必須非常重視對不良地基的施工處理。

若站址部分或全部坐落在有水的地方，比如水田、淤泥、孔洞、溝澗和回填土等不可預見的情況，均會形成不良地基。由于不良地基的承載力很小，容易產生不均勻沉降，變電站的構筑物結構是獨立的，但是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，因為電力設備和管線相連，甚至會引起電力設備和管線的變形，導致電力安全事故的發生。而且地基的大變形還將會導致建筑物損壞，影響其使用功能，而且濕陷性黃土、膨脹土、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。所以為了減少不必要的地基處理和搬遷費用，在基礎設計階段盡量充分弄清楚地下情況，調查是不是屬于高回填區或滑坡地段等。

3. 不良地基條件下基礎的處理

3.1 建筑物基礎的處理

變電站建筑物主要有主控制樓、高壓配電室、綜合樓、警傳室等，由于變電站的整體布置主要考慮各電壓等級的出線方向，建筑物的布置服從于電氣的布置，雖然設計者會盡量考慮將建筑物布置在地質條件較好的位置，但還是會有部分或全部建筑物處于不良地質地基上。

在設計前一般會對整個站址進行一次地質勘察，如果勘察資料整個站址的地基承載力都不滿足設計要求時，或者整個建筑物處于填土區域且填土較深時，設計會選擇其適合的基礎形式，如樁基礎等，一般情況下，變電站建筑物基礎為獨立柱基礎和條形基礎。

在施工過程中，當基坑（槽）挖至設計標高時，應對基底上質進行觸探實驗，實驗顯示地基承載力滿足設計要求，可按設計進行下一道工序。觸探實驗顯示地基承載力達不到設計要求時，需進行處理。其處理策略通常有以下幾種：

3.1.1片石墊層。根據地形圖和土方圖，如果該處基礎處于填土區域且填土不深時，可繼續開挖至老土以下0.5m以下符合設計要求的持力層，用片石和M10水泥砂漿砌筑至設計標高。

3.1.2擴大基礎底面積。對于條形基礎，當地基承載力與設計要求相差不大時，可通過驗算擴大基礎底面積，以減小基底壓應力。

3.1.3降基法。對于獨立柱基礎，可將基底標高降至原土以下，降基后底層柱的長細比會變大，應由設計部門重新對柱的結構進行驗算和修改設計。當開挖深度達到設計規定，而土質不符合設計要求時，應會同設計單位協商處理。如個別地方超挖時，應用與基土相同的土料填補，并夯實至要求的密實度，或用碎石類土填補并夯實。在重要部位超挖時，可用低強度等級混凝土填補，并應取得設計單位同意。

3.1.4灰土擠密樁法。對于基礎局部處于軟弱土層，且無法判斷該土層的厚度時，可采用擠密法提高地基的承載力。灰土擠密樁法是利用成孔過程中的橫向擠壓作用，樁孔內土被擠向周圍，使樁間土擠密，然后將灰土分層填入樁孔內，并分層夯填密實至設計標高。灰土擠密樁與擠密的樁間土形成復合地基，上部荷載由樁體和樁間土共同承擔。

3.1.5強夯法。當基礎所處位置填土較深時，可采用強夯法。該方法能夠通過較大的壓力和沖力對地基產生很大的作用，從而使得地基得到加固，使得的土的壓縮性進一步縮小，增大地基的強度。

3.2變壓器、構（支）架基礎

變壓器、構（支）架基礎都屬于獨立基礎，但其上部的設備和管線都是相連的，因此必須將其沉降制約在允許范圍內，根據規范要求，其沉降應制約在10mm以內。當基礎處于不良地基上時，根據不同情況，可采取片石墊層、擴大基底面積、擠密樁法和強夯法進行處理。片石墊層處理法是用物理力學性質較好的巖土材料置換天然地基中的部分或全部軟土層，并分層夯實成低壓縮性的地基持力層，地基持力層有利于防止地基的凍脹，有利于提高地基的承載能力，也有利于加速軟土的排水固結，同時也有利于減少地基的沉降量。

3.3電纜溝、排水管道基礎

由于電纜溝、排水管道基礎一般為條形基礎，它的特點是上部結構自重較小，長度較長，局部可采用片石墊層，擴大基底面積，如果全長采用的話，由于工程較大，容易使造價增加太大。除了以上處理方法外，還可以采用以下幾種處理方法：

3.3.1灰土墊層

灰土墊屋一般適用于處理lm-4m厚的軟弱土層。灰土墊層是將基礎下面一定范圍內的弱土層挖去，用一定體積比配合的灰土在最優含水量情況下分層回填夯實或壓實。

3.3.1.1承載力的確定。經過人工壓實（或夯實）的3：7灰土墊層，當壓實系數制約在0.97及干土重度不小于14.5～15.0kN/W時，其容許承載力可達300kPa以上。對于2：8灰土，當壓實系數制約在0.97及干土重度不小于14.8kN/m3～15.5kN/m3時，其容許承載力可達300kPa。

3.3.1.2灰土墊層材料配比。灰土中石灰用量在一定范圍內，其強度隨灰土用量的增大而提高，但當超過一定限值后，強度則增加很小，并且有逐漸減小的趨勢。1：9灰土只能改善土和壓實性能，2：8和3：7灰土一般作為最優含灰率，但與石灰的等級有關，通常應以CaO+MgO所含總量達到8%左右為最佳。

灰土中土不僅作填料用，而且參與化學作用，尤其是土中的黏粒或膠粒具有一定活性和膠結性。含量越多，灰土強度越高。土粒粒徑不得大于15mm。灰土墊層的施工，應嚴格按有關規程進行。

3.3.1.3灰土的質量檢驗。一般采用環刀取樣，測定其干土重談變電站土建工程的基礎處理度。質量標準可按壓實系數確定，一般為0.93～0.95。管道基礎壓實系數一般采用0.95，不得小于0.90。

3.3.1.4土墊層的厚度。墊層具有一定的厚度才能承擔上部結構的壓力。墊層的寬度則以溝槽寬度為依據，對于孔洞、溝澗、墓穴及其它回填土、淤土地區，墊層處理范圍要擴大。

3.3.2素土墊層

素土墊層是先挖去基坑下的部分或全部軟弱土，然后回填素土分層夯實，處理淤泥區管徑不大的基礎常采用素土墊層。

3.3.3砂和砂石墊層

砂墊層的厚度一般根據墊層底面處的自重應力與附加應力之和不大于同一標高處軟弱土層的容許承載力來計算。

式中，為墊層底面處土的自重應力（kPa）；為墊層底面處土的附加應力（kPa）；R為墊層底面處軟弱土層修正后容許承載力（kPa）。

砂墊層的寬度除應滿足應力擴散的要求外，還要根據墊層側面的容許承載力來確定，防止墊層向兩邊擠動。如果墊層寬度不足，側面土層又比較軟弱時，墊層就有可能部分擠入側面軟弱土中，使基礎沉降增大。

砂、砂土墊層的材料宜采用級配良好，質地堅硬的粒料，其顆粒的不均勻系數不小于

4. 結語

（1）在確定基礎處理方案時應根據工程的具體情況對幾種處理方法進行技術、經濟以及施工進度等方面的比較，本著就地取材、節約造價的原則進行處理。

（2）在地基處理施工中要了解施工的方法，還必須了解所采用處理方法的原理、技術標準和質量要求。

（3）進行施工質量和處理效果的檢驗，確保工程質量。

（4）作好監測工作，以保證施工的正常進行，通過觀察收集數據為下一階段的工作提供可靠的依據。

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