某变电站地基处理与实践

摘要： 某变电站地址位于某城市市区，它是本市电网重要的输变电网络枢纽，最近几年来，发现部分的220kV的设备支架分别出现了不均匀沉降及不同程度的倾斜，同时，还有部分支架出现了裂缝等问题，本文分析了其中的原因并提出相应的处理措施。

关键词： 变电所（站）；地基的处理；处理的方案

Abstract: a substation in a certain city address city, it is an important transformation of the city grid network hub, in recent years, found that some of the 220 kV equipment stents were appeared the uneven settlement and different degree of tilt, and at the same time, also some stents appear the cracks and so on, this paper analyzes the reasons and puts forward the corresponding treatment measures.

Keywords: substation (station); Foundation processing; Processing scheme

中图分类号：TU4文献标识码：A 文章编号：

1 工程的概况

该变电站地址位于市区，它建于1998年，1999年投运的时候，它是本市电力系统的最重要的变电枢纽，在本市整个的电网中有着非常重要的地位。但近几年以来，站内的工作人员发现其中有部分构架及设备的支架存在着严重不均匀的沉降，而且还存在着不同程度倾斜，以至于各个支架柱的柱顶都不在同一个水平面上，而且，部分的支架柱甚至还出现了不同程度的裂纹，还有一部分的钢支架接头部位的锈蚀严重，这些问题都严重地影响了该变电站的安全运行。2009 年9 月9~11 日，该市的工程检测中心对此电站的220kV区域和110kV区域的构件进行了相关的检测，并在2009年9月底提供了安全检测报告。

2 进行变电站地基处理的必要性

该变电站的场地有一处厚度约为18m左右的软土层,该土层的天然含水率最大是64.4%, 压缩模量的最小值是2.36MPa, 承载力最小值仅为63~79kPa。而且本站采用厚度为4.5~ 6.6m的细砂作为堆填材料,那么填土的荷载为: 69kN(取细砂重度是19kN/m3, 平均厚度h = 5.0m，数据取自广东省中山市某变电站)

分析可知, 原有的变电站地基如果不进行加固的处理, 那么在地面的填土荷载作用下, 将会很快发生电站地基的破坏, 将会产生大范围不规则的沉陷变形。又因为填土层以下的土层为以湿泥为主的软土层, 该土层在填土荷载的重力作用下肯定会产生比较大的土层沉降变形, 而且因为软土(主要是湿泥) 渗透的系数非常小, 所以它们完成的沉降时间也是十分长的。下面是对填土的沉降量和湿土固结的时间进行的估算。

取此变电站中的一块厚度大约为18.0m的湿土,它渗透系数K=7-8cm / s,而6.0m 厚细沙的填土荷重p=107kPa, 而湿泥压缩的模量取1.86MPa,即: 在场地处于上述条件下，需要用2年的时间才能完成自然的沉降,从而完成总沉降量90% ，最后达到基本的稳定。但是,在这段时间里,场地沉降量将会达到0.95m。而实际上，因为地质的情况和地面的荷载差异，它们将会产生不均匀地下沉。因此, 为保证该变电站运行的安全性, 必须对该变电站建筑物基础地基进行处理。

3 地基的处理方法选择

该变电站不同的部分对于地基要求是不完全相同的。而且, 不同地基的处理方法也是对地基处理的结果也不相同。所以, 我们应该根据变电站的不同部分相关需要来选择合适的地基的处理方法。否则的话, 既不符合经济性, 又不能满足该变电站的结构对于地基的要求。

根据以上原因,为提高安全性,经济性,可靠性,省时性和简便性的原则, 对于排水的固结法(堆载的预压法、砂井法和真空的预压法)、深层的搅拌法(喷粉法)、刚性的桩基础等多种适用于本电站条件的、具有成熟技术及拥有成功工程的经验地基的处理方法来进行综合的对比, 并最终确定在不同部分要分别采用不同的地基处理的综合方案, 该方案的具体内容如下:

查阅1998 年的设计图纸，设备的支架区域中挖方区是天然基础，填方区支架的基础都采用了桩基的处理（即10 轴~22 轴），设计图上已经注明了各柱的沉降和倾斜值，最大的沉降达到500mm，最大的倾斜值是180mm 持力层约为8m、

通过对此区域的地基分析，此电站的地基虽然经过了桩基的处理，但是桩的持力层都不在同一个土层上，桩端的位置还是在回填土层上，回填的土受到积水浸泡质地变软，所以使得杆件发生了下沉，同时，桩基本身重量要比填土更重，更加加剧了地基的下沉；此外，元基础的设计时如果导线拉力考虑不足也将会成为是导线杆件倾斜原因之一。

3.1 在全站范围采用塑料的排水板堆载预压法

该电站的场地的地基将采用塑料的排水板堆载预压法。这种方法利用地基土壤的固结压力增加而产生固结，适用于软粘土壤。采用该方法仅仅考虑场地上地面的基本荷载部分, 而且利用堆填的土为堆载体,属于变害为利,不需要再另行考虑多余的堆载体问题, 因此, 节省了大量的投资,据初步估算, 采用该方法作为电站场地的地基处理的单价是60 元/m,也是费用最少的一个方法。

3.2 挡土墙的地基采用粉喷桩的处理方法

粉喷桩属于深层搅拌法加固地基方法的一种形式，采用粉体状固化剂来进行软基搅拌处理的方法。粉喷桩最适合于加固各种成因的饱和软粘土，目前国内常用于加固淤泥、淤泥质土、粉土和含水量较高的粘性土。

挡土墙的设计基底的宽度5.0 ~ 5.5m。其软基的处理目的是: 除了满足上述全部的载荷需要的承载力及变形的要求外, 更重要的是应该取到外侧向围护的作用。因为场地在经过大面积堆填之后, 站内的外土面与地下的水位将形成较大的落差,容易造成底面的软土塑性流动及涌土的现象,从而导致站外的地面隆起、站内的地面下沉。所以,必须要增加侧向的围护结构,从而保持站内地基的稳定。

因为挡土墙下部有湿泥及淤泥质细砂,它们属与高含水量的湿土,而且分布非常连续广泛, 所以粉喷桩正好适合处理这种的软土地层, 经济、实用而且有很多的成功实例。粉喷桩则作为侧向支护桩在湿土层基坑支护中应用较广泛。

4 处理的方案

4.1 220kV 的部分水泥杆件发生倾斜

解决方案：顶升的纠倾法。把基础沉降最大的一端使用千斤顶来进行顶托，具体的操作可以是基础的外侧土体加上厚模板或者钢板作为反力的支撑，基底穿上钢丝绳，等到抬升到设计的要求后，基底再填塞混凝土，如果填塞有困难可以进行辅助的灌浆方法。

4.2 220kV的 部分水泥杆件发生不均匀沉降

1）方案一：扩大的基础底面积法。等到纠倾的工作完成后，要对杆件的基础进行扩大，并通过在原地基的基础上植筋，加大原地基的基础底面积，进而调整基底的应力，减少地基的基础沉降。扩大的基础底面积法适用于当既有建筑的地基承载力或基础底面积尺寸不满足设计要求时的加固。