变电站土建基础的处理技术探究

摘要：本文对变电站工作程流程做了简要介绍，根据变电站建筑物的特点，探讨了在不良地质条件下对变电站基础的几种加固处理技术方法，同时对变电站土建地基和基础方案提出了几点建议，有一定参考价值。

关键词：变电站；基础；不良地基

1. 前言：变电站工程主要的功能是为输变电设备服务，土建工程质量的好坏直接影响变电站的工作安全。对变电站工程质量起到影响的主要因素除了其本身结构质量好坏以外，另一个就是基础的不均匀沉降对不良地基进而对整个工程质量的危害。对变电站土建基础处理技术的研究，具有重要的意义。

2. 变电站存在不良地基的理由及其影响

由于变电站通常选择在地形平坦的平原地区，上部往往覆盖着冲积层，并带有很厚重的淤泥层，当建筑物采用天然基础时，不管是软土还是硬土，虽都能满足承载力的要求，但因为软土存在压缩性，硬土基本不具压缩性，所以会出现地基的不均匀沉降，导致建筑物产生楼板开裂、墙体产生裂缝等现象，因此必须非常重视对不良地基的施工处理。

若站址部分或全部坐落在有水的地方，比如水田、淤泥、孔洞、沟涧和回填土等不可预见的情况，均会形成不良地基。由于不良地基的承载力很小，容易产生不均匀沉降，变电站的构筑物结构是独立的，但是如果地基产生不均匀沉降，不仅造成建筑物本身结构被破坏，因为电力设备和管线相连，甚至会引起电力设备和管线的变形，导致电力安全事故的发生。而且地基的大变形还将会导致建筑物损坏，影响其使用功能，而且湿陷性黄土、膨胀土、软硬不均匀等不良地基上的建筑物，都是基础设计中必须认真考虑的问题。所以为了减少不必要的地基处理和搬迁费用，在基础设计阶段尽量充分弄清楚地下情况，调查是不是属于高回填区或滑坡地段等。

3. 不良地基条件下基础的处理

3.1 建筑物基础的处理

变电站建筑物主要有主控制楼、高压配电室、综合楼、警传室等，由于变电站的整体布置主要考虑各电压等级的出线方向，建筑物的布置服从于电气的布置，虽然设计者会尽量考虑将建筑物布置在地质条件较好的位置，但还是会有部分或全部建筑物处于不良地质地基上。

在设计前一般会对整个站址进行一次地质勘察，如果勘察资料整个站址的地基承载力都不满足设计要求时，或者整个建筑物处于填土区域且填土较深时，设计会选择其适合的基础形式，如桩基础等，一般情况下，变电站建筑物基础为独立柱基础和条形基础。

在施工过程中，当基坑（槽）挖至设计标高时，应对基底上质进行触探实验，实验显示地基承载力满足设计要求，可按设计进行下一道工序。触探实验显示地基承载力达不到设计要求时，需进行处理。其处理策略通常有以下几种：

3.1.1片石垫层。根据地形图和土方图，如果该处基础处于填土区域且填土不深时，可继续开挖至老土以下0.5m以下符合设计要求的持力层，用片石和M10水泥砂浆砌筑至设计标高。

3.1.2扩大基础底面积。对于条形基础，当地基承载力与设计要求相差不大时，可通过验算扩大基础底面积，以减小基底压应力。

3.1.3降基法。对于独立柱基础，可将基底标高降至原土以下，降基后底层柱的长细比会变大，应由设计部门重新对柱的结构进行验算和修改设计。当开挖深度达到设计规定，而土质不符合设计要求时，应会同设计单位协商处理。如个别地方超挖时，应用与基土相同的土料填补，并夯实至要求的密实度，或用碎石类土填补并夯实。在重要部位超挖时，可用低强度等级混凝土填补，并应取得设计单位同意。

3.1.4灰土挤密桩法。对于基础局部处于软弱土层，且无法判断该土层的厚度时，可采用挤密法提高地基的承载力。灰土挤密桩法是利用成孔过程中的横向挤压作用，桩孔内土被挤向周围，使桩间土挤密，然后将灰土分层填入桩孔内，并分层夯填密实至设计标高。灰土挤密桩与挤密的桩间土形成复合地基，上部荷载由桩体和桩间同承担。

3.1.5强夯法。当基础所处位置填土较深时，可采用强夯法。该方法能够通过较大的压力和冲力对地基产生很大的作用，从而使得地基得到加固，使得的土的压缩性进一步缩小，增大地基的强度。

3.2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，因此必须将其沉降制约在允许范围内，根据规范要求，其沉降应制约在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。片石垫层处理法是用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中的部分或全部软土层，并分层夯实成低压缩性的地基持力层，地基持力层有利于防止地基的冻胀，有利于提高地基的承载能力，也有利于加速软土的排水固结，同时也有利于减少地基的沉降量。

3.3电缆沟、排水管道基础

由于电缆沟、排水管道基础一般为条形基础，它的特点是上部结构自重较小，长度较长，局部可采用片石垫层，扩大基底面积，如果全长采用的话，由于工程较大，容易使造价增加太大。除了以上处理方法外，还可以采用以下几种处理方法：

3.3.1灰土垫层

灰土垫屋一般适用于处理lm-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。

3.3.1.1承载力的确定。经过人工压实（或夯实）的3：7灰土垫层，当压实系数制约在0.97及干土重度不小于14.5～15.0kN/W时，其容许承载力可达300kPa以上。对于2：8灰土，当压实系数制约在0.97及干土重度不小于14.8kN/m3～15.5kN/m3时，其容许承载力可达300kPa。

3.3.1.2灰土垫层材料配比。灰土中石灰用量在一定范围内，其强度随灰土用量的增大而提高，但当超过一定限值后，强度则增加很小，并且有逐渐减小的趋势。1：9灰土只能改善土和压实性能，2：8和3：7灰土一般作为最优含灰率，但与石灰的等级有关，通常应以CaO+MgO所含总量达到8%左右为最佳。

灰土中土不仅作填料用，而且参与化学作用，尤其是土中的黏粒或胶粒具有一定活性和胶结性。含量越多，灰土强度越高。土粒粒径不得大于15mm。灰土垫层的施工，应严格按有关规程进行。

3.3.1.3灰土的质量检验。一般采用环刀取样，测定其干土重谈变电站土建工程的基础处理度。质量标准可按压实系数确定，一般为0.93～0.95。管道基础压实系数一般采用0.95，不得小于0.90。

3.3.1.4土垫层的厚度。垫层具有一定的厚度才能承担上部结构的压力。垫层的宽度则以沟槽宽度为依据，对于孔洞、沟涧、墓穴及其它回填土、淤土地区，垫层处理范围要扩大。

3.3.2素土垫层

素土垫层是先挖去基坑下的部分或全部软弱土，然后回填素土分层夯实，处理淤泥区管径不大的基础常采用素土垫层。

3.3.3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容许承载力来计算。

式中，为垫层底面处土的自重应力（kPa）；为垫层底面处土的附加应力（kPa）；R为垫层底面处软弱土层修正后容许承载力（kPa）。

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容许承载力来确定，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。

砂、砂土垫层的材料宜采用级配良好，质地坚硬的粒料，其颗粒的不均匀系数不小于

4. 结语

（1）在确定基础处理方案时应根据工程的具体情况对几种处理方法进行技术、经济以及施工进度等方面的比较，本着就地取材、节约造价的原则进行处理。

（2）在地基处理施工中要了解施工的方法，还必须了解所采用处理方法的原理、技术标准和质量要求。

（3）进行施工质量和处理效果的检验，确保工程质量。

（4）作好监测工作，以保证施工的正常进行，通过观察收集数据为下一阶段的工作提供可靠的依据。

参考文献：

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