變電站場地沉降及擋墻變形的分析及治理

譚秀勇 周賢明

(1博天環境集團股份有限公司, 北京市 100101 2中建一局（集團）有限公司東北區域公司, 遼寧 沈陽 110000)

變電站場地沉降及擋墻變形的分析及治理

譚秀勇1周賢明2

(1博天環境集團股份有限公司, 北京市 100101 2中建一局（集團）有限公司東北區域公司, 遼寧 沈陽 110000)

本文以某地區的典型地形地質條件下，某變電場地沉降以及擋墻變形為例，并解析了變形的特征和主要的變形原因，提出了合理的工程治理措施，減少對變電站正常運行的影響，同時通過分析得出了回填土沉降使變電站土建工程問題的主要原因，施工過程中需要對回填土壓實質量進行嚴格的管控，得出的結論可以給電力工程建設施工提供參考。

變電站場地；沉降及擋墻變形；分析；治理

0 引言

隨著社會經濟的不斷發展，電力行業也隨之發展迅速，變電站的建設也在逐漸成熟，電力工程基礎設施的重要領域就是變電站的新建和擴建工作，建筑質量的好壞已經成為人們和工作人們非常關注的問題。

1 地形地貌及工程地質條件

變電站場地區域地貌屬于龍泉山山麓，成都平原邊緣之冰水堆積一級臺地。變電場地貌是一個完整的小山丘，從東西向開始分布，山丘的頂部比較平坦，除了南邊的坡度大概在16度以外，其它的方向都是比較平緩的，一般都在5-8度。場地的原始地形使寬緩丘坡，地表高度為490-500m，相對高差在1-7米。受地形地貌以及地層巖性的影響，場地的地下水一般以基巖裂隙水為主。場地微地貌是一個獨立的隆起山丘丘坡，和周圍的平底相對高差比較大，大概為20米。場地地層一般以粘土和泥巖為主，都是不透水層。基巖孔隙裂隙水接受大氣降水的補給，從高到底的沿著地表徑流進行排泄。場地地層上邊使第四系冰水堆積粘土，中部是殘積粘土，下邊是白堊系夾關組（K2j）紫紅色泥巖夾粉砂巖。主要地層從新到老分別為：素填土（Q4ml）：灰、棕黃色，稍濕，松散。由瓦礫、磚塊和粘土組成，層厚為2-5m，主要用場坪所填，分布于變形區域的大部分低段，粘土1（Qfgl）：黃～褐黃色，稍濕，硬塑、堅硬狀。上部為黃色，含黑褐色Fe、Mn質顆粒及鈣質結核；下部使褐黃色，見灰白色高嶺土條帶且局部混少量卵石。這一層當中擦痕比較明顯，垂直和水平方面都均勻發展。這一層的厚度為1.8-6.3米，全場地都有分布。粘土2：紫紅色，稍濕，硬塑，含泥巖及粉砂巖碎屑。這一層隨著基巖面的起伏，厚度為0.9-2.9米，全場第分布，泥巖：夾薄層泥質粉砂巖，紫紅色，泥質結構，厚層狀構造，裂隙不發育。該層與殘積土過渡處，巖質極軟，呈全風化，厚約1.0m，與強風化層總厚度一般小于2.5m。巖層產狀近于水平。

2 場地沉降及擋墻變形特征

經過現場測量可以看出，變電站道路路面開裂，部分出現凹陷的情況，最大的沉降量可以達到50厘米左右，不均勻的沉降差大概在25厘米。靠近擋墻出的回填土沉降，最大的沉降量大概在20厘米。

圍墻外擋墻臨空面大概在3-7米。站區的西側和南側的擋墻變形縫處出現了比較大的裂縫，裂縫類型主要是滑移裂縫、傾斜裂縫、貫穿裂縫、微裂紋。雷鋒的寬度一般都是2-3厘米，寬度最大可到5厘米。擋墻排水孔沒有排水的痕跡。

滑移裂縫說的使擋墻往臨空面側滑移動產生的裂縫，變形特征從墻腳到強頂的寬度都是一致的，并沒有因為擋墻的高度增加而增加，裂縫的出現代表了擋墻沿臨空面出現滑移。傾斜裂縫說的就是因為擋墻往臨空面側傾斜所引起的裂縫，折變形的特點從墻腳到墻頂，隨著擋墻高度增加裂縫的寬度也會增加。出現裂縫就說明墻沿臨空面出現傾斜。貫穿裂縫說的使在轉角處，擋墻沿著直角的一邊出現滑移現象。直角的另一邊混凝土材料的出現拉裂所出現的從基礎到墻頂的貫通裂縫。變形的特征使從基礎到墻頂為一條貫穿的裂縫，裂縫的寬度一般都是一致的，主裂縫旁邊還有非常多的小裂縫。裂縫的出現說明擋墻沿墻角另一側的臨空面出現滑移。微裂紋說的實在墻腳處，擋墻混凝土出現的拉裂引起的墻腳到變形縫的細微裂紋。變形的特征從墻腳到變形縫的一條傾斜的細微裂紋，裂紋的寬度不到2毫米，榮肉眼可以看出來。

3 原因分析及治理

3.1 回填土沉降原因分析

通過研究發現，場地的回填土一般都是場坪開挖粘土，上層沒有看到砂卵石。因為不同的土具有不一樣的壓縮性，砂性土壓縮性比較小，透水性非常大，壓縮變形量可以在很短的時間里完成。但是粘性土，壓縮性比較大，透水性比較弱，孔隙水壓力小三過程使非常慢的，需要幾年或者是幾十年才可以穩定，所以，變電站建成已經超過十年，依舊不是很穩定。

把地層中的粘土經過室內土工實驗來分析膨脹性，分析過程中發現粘土中縫隙在逐漸發育，而且是水平和垂直的，沖天灰白色高嶺土條帶。其脹縮性指標統計如表1所示。

表1 脹縮性指標統計表

采用 GEO5數值分析軟件，分析了地下水位變化對場地沉降的影響，綜上所述，隨著地下水位從高到底的降落，場地的沉降慢慢加大，沉降量和地下水位關系。這樣就證明，雨水下滲的過程中讓地下水位發生了變化，促使場地下降，雨水下滲使尖端持續的過程，每一次的雨水下滲都會讓長地沉降增加。

粘性土的沉降蘇浙時間的變化而變化，可以看出來，粘性土固結沉降實踐比較長，沉降實踐超過十年依舊不穩定。

3.2 擋墻變形原因分析

出現擋墻的主要原因包括，擋墻滑移，擋墻傾斜，排水孔失效。研究認為擋墻滑移和傾斜主要是因為場地的土體和擋墻排水不通暢引起的。因為場地回填土不均勻沉降會使雨水下滲量增加，而且地沉降局部改變了場地排水坡向，致使地表水不能夠沿場平排除，場地范圍中的雨水基本不會下滲到回填土中。

除此之外，下雨之后的地表水會滲入到墻體的坡體之中，讓墻后積累比較高的地下水位，使之造成比較大的水土壓力，給擋墻造成較大的影響。

小為：

在擋土墻后存在地下水的時候，墻底處壓力包括主動土壓力和靜水壓力，其中主動土壓力為：

作用于墻背上的側壓力除土壓力外，還有在h2深度內的靜水壓力：

由此可以看出，擋墻后地下水位比較高的時候，墻后的水土壓力也會加大，致使原擋墻的覆和抗滑移穩定性大幅度的下降。

4 結束語

結合變電站內長地沉降和擋墻變形的特征，解析了它出現的原因并采取了相應的解決措施來減少對變電站運行的威脅。得出一下的結論：

膨脹性粘土變形導致變電站內道路凹陷，道路的凹陷會讓雨水下滲，使回填土發生沉降，所以這是一個相互配合，惡性循環的結果。

（2）變電站內出現沉降會讓雨水下滲，底下的水位逐漸增高，再加上擋墻排水不順暢，加大了擋墻壓力，使土體坑剪強度參數降低，擋墻抗滑移和抗傾覆穩定性也大大降低，致使擋墻滑移開裂。

（3）變電站道路和擋墻變形出現的原因就是回填土的沉降，所以，在變電站建設的過程中需要對回填土的質量進行嚴格的管控。

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1007-6344（2017）10-0300-01