变电站地基沉降分析及不良地基处理措施

变电站地基沉降分析及不良地基处理措施

发表时间：2019-09-18T16:59:54.800Z 来源：《电力设备》2019年第7期作者：芦建新陈楠[导读] 摘要：伴随着各个行业领域技术的飞速更新，现代变电站的设计也开始朝向多元化方向发展。

（内蒙古电力勘测设计院有限责任公司内蒙古呼和浩特 010010）摘要：伴随着各个行业领域技术的飞速更新，现代变电站的设计也开始朝向多元化方向发展。在该工程领域当中，地基的处理是一个至关重要的组成部分，当前用地紧张情况下，变电站的建设地址不可避免会选择在回填区与软弱土区，受到气候与自然条件等等多方面的影响，这部分变电站的建设都会因雨水与干旱的作用产生不同程度的沉降。沉降的程度，也会受到不同区域土壤的特性以及设计施工的质

量和地质承载力的强弱与自然气候而定。而如果在变电站地基设计与处理过程中忽视这些因素，则可能会由于气质与气候等影响而导致整个变电站的电气设备倾覆，不仅会酿成重大事故有一定概率造成人员的伤亡，同时更会因此为国家财产造成巨大的损失。因此做好变电站地基沉降分析以及提升不良地基条件下的基础处理质量具有着积极的现实意义。

关键词：地基基础工程；变电站地基沉降；沉降处理

一、变电站地基沉降分析

变电站地基的常用处理方法以目前的技术标准可以分为换填法、强夯法、注浆法、振冲法和桩基法，具体的方法选择根据变电站所在的不同区域进行切实选择，本文在此不作探讨。对于变电站地基沉降现象的处理，则有着更加严格的要求。首先，应当从地基的设计上下足功夫，包括变电站的结构类型、电力载荷量以及使用要求等等，切实将变电站地域周边的地形、地层结构、土质、土壤含水量、气候环境等等方面纳入到设计的考量范围内。其次据此展开施工方案的具体设计，对地基加固原理、预期效果、耗材、设备以及工期等进行全面考虑，尤其要充分重视周边环境对地基的影响，根据实际情况选择合适的地基建设方案。在方案敲定之后，需要对该方案进行测试，确保预期效果能够有效实现，并对存在的问题及时进行整改。第一，户外场地的选择应当选择大面积地区，有利于防止变电站的大面积下沉，对土地进行处理之后，使之自然沉降一个雨季左右，用换填法进行人工筑基；第二，变电站内道路的设计，应当切实根据沉降统计数据在换填之后进行全面观察，进行二次回填。设计校验之后继续使用混凝土进行地基的垫层，确保沉降能够合理控制；第三，土层都有着不同程度的含水量，对于地基的影响作用不容忽视，因此应采用压力注浆法对地基进行处理能够通过注浆的填充将基层的水分和空气充分排出，有利于增加地基结构的稳定性和坚固性；第四，需要彻底检查变电站内的排水设施，遇到破损需要第一时间修复，避免因雨水等堆积造成的变电站地基土壤结构变质而引起下沉。对已经出现下沉的地基行二次换填法切实保证地基的抗压系数达到设计值的0．94以上。

二、地基沉降的处理方法

2.1变电站地基处理常用方法

2.1.1换填法。换填法就是将原有的软弱土层挖去，然后以质地坚硬、强度较高、性能稳定、具有抗侵蚀性的材料分层充填，同时以人工或机械方法使之达到要求的密实度，成为良好的人工地基。换土垫层法在电力工程中最常用。

2.1.2强夯法。又称为动力同结法，具体施工过程是将夯锤提到高处让其自由落下，在对地基造成很大的冲击同时产生很大的振动能量，经多次重复上述夯击地面的动作后，便会使地基中土体变的更加密实，使土壤颗粒结构发生调整，可以有效地降低压缩性从而提高地基强度。

2.1.3注浆法。又称为灌浆，其实质就是把某些能固化的浆液注入裂缝或孔隙，以改善各种介质的物理力学性质。

2.1.4振冲法。依靠振冲器的强力振动使砂粒重新排列、孔隙减少。另一方面依据振冲器的水平振动力，在加回填料情况下通过填料使砂层加密。此法亦被称作“振冲置换法”或“碎石桩法”。

2.1.5桩基法。当采用浅地基处理不能满足上部结构荷载和变形要求，或经技术和经济比较更合理时，可采用桩基加同处理。桩基可用于电力工程各类建筑物和构筑物的地基加固。变电站地基处理还可使用搅拌桩法、预压法、挤密桩法、应用土工合成材料等等。

2.2沉降处理办法

（1）户外场地。户外场地面积大，主要是防止大面积深度沉降。在平整土地后，自然沉降一段时间（一般为一个雨季），待土壤含水最小时对沉降区域进行较大面积换填，换填物为土夹石，按30cm一层分层碾压，再平铺碎青石。

（2）站内道路。按沉降统计数据，待场区换填土后。对站内道路路基抽取观测点观察，进行回填，经设计校验后使用混凝土垫层，使得站内道路即使处于回填区其沉降都能控制在允许范围内。

（3）开关室、控制室及电缆沟地基。考虑土层含水量大，有一定的流动性，而地基承受荷载为不大的静载，但考虑到沉降将严重影响电气设备的安全运行采用了压力注浆法处理地基，即用纯水泥浆通过三角形分布的注浆孔进行一、二次注浆，填充，渗透和挤密，排空水分和空气，形成结构新、强度高、防水性能好的稳定整体基础。

（4）对站内所有的排水设施进行排查，有破损的立即修复，降雨时排水通畅，做到站内无积水，尽可能减少土层含水流动，防止发生较大面积不均匀沉降。对已经发生沉降的地基，再次采用换填法，切实做到分层碾压，确保压实系数达到设计的0.94以上。

三、不良地基条件下基础的处理方法

3.1变压器、构（支）架基础

变压器、构（支）架基础都属于独立基础，但其上部的设备和管线都是相连的，因此必须将其沉降控制在允许范围内。根据规范要求，其沉降应控制在10mm以内。当基础处于不良地基上时，根据不同情况，可采取片石垫层、扩大基底面积、挤密桩法和强夯法进行处理。当大部分构（支）架基础处于较深的填土区时，也可采用桩基础。

3.2电缆沟、排水管道基础

（1）灰土垫层。灰土垫层一般适用于处理1m~4m厚的软弱土层。灰土垫层是将基础下面一定范围内的弱土层挖去，用一定体积比配合的灰土在最优含水量情况下分层回填夯实或压实。

（2）砂和砂石垫层。砂垫层的厚度一般根据垫层底面处的自重应力与附加应力之和不大于同一标高处软弱土层的允许承载力来计算。即δz+δc≤R。其中，δc为垫层底面处土的自重应力，δz为垫层底面处土的附加应力，R为垫层底面处软弱土层修正后容许承载力。砂垫层的宽度除应满足应力扩散的要求外，还要根据垫层侧面的允许承载力来确定，防止垫层向两边挤动。如果垫层宽度不足，侧面土层又比较软弱时，垫层就有可能部分挤入侧面软弱土中，使基础沉降增大。