GIS设备基础方案研究

吴伟康

摘要：本文采用Pile 7.1桩基础设计计算软件计算沉降，在不均匀沉降满足设备要求的情况下，对筏板厚度及桩基布置进行优化。结合工程经验，采用双层埋件，减小埋件施工误差控制的难度，并根据1000kV GIS设备基础的特点，采取各种措施减小大体积混凝土施工的影响及基础表面的温度裂缝。

关键词：GIS；筏板基础；不均匀沉降；施工误差；大体积混凝土；温度裂缝

Design Study of GIS Foundation

Wu Weikang

（Tongji University Shanghai 200092）

ABSTRACT： This paper uses the Pile 7.1 pile foundation design and calculation software for computing settlement. While the asymmetry settlement satisfying the requirement of the 1000kV GIS equipment， the thickness of raft foundation and pile layout is optimized. According to the engineering experiences， double embedded parts is used to reduce the construction error control difficult， and various measures was taken to reduce the influence of the mass concrete construction and the base surface thermal crack.

KEYWORDS： GIS， raft foundation， asymmetry settlement， construction error， mass concrete， thermal crack

前言

由于1000kVGIS设备重要性极高，对沉降变形极为敏感，为保证设备的顺利安装、正常运行及使用，厂家对GIS设备基础提出的不均匀沉降、施工误差等要求均较常规工程高。

本文主要从设计的角度出发，通过调整桩位布置、基础筏板厚度来控制差异沉降，采用双层埋件，减小施工难度，利用板上电缆沟对上部基础进行划分，形成一个个独立的支墩，基础表面除配置温度钢筋外，设置适当的缩缝与分隔缝，减小基础不规则等所产生的裂缝。

1、基础沉降控制

1000kV GIS设备基础的允许沉降差如下：

（1） GIS本体基础中两个独立的基础大板的不均匀沉降差不大于20mm。

（2） 进出线套管基础与GIS本体大板基础之间的沉降差值不大于25mm。

（3） 每一块大板基础上的任意两块埋件的沉降差随埋件间距离的不同而不同：埋件间距D≤20m时，沉降差应≤1‰；埋件间距D>20m时，沉降差应≤1‰，且≤30mm。

由于GIS设备基础重要性高，沉降变形敏感，结合地质情况，采用桩筏基础，选用PHC 400 AB 95-23预制管桩，以⑥1暗绿色粉质粘土层作为桩端持力层。考虑到远景扩建时对运行设备的影响，桩基施工按终期规模考虑。

1000kVGIS设备基础采用“筏板+支墩”的形式，根据GIS设备厂家要求，基础面高于场地150mm，由于基础上还有一条纵向贯通的1100x800（深）电缆沟，以及大量的电缆支沟，考虑电缆沟内排水及盖板厚度后，筏板基础上部二次及三次浇筑层厚950mm。

桩筏基础的沉降量一般可以分为三部分：桩体压缩量、桩端对下卧土层的刺入量和下卧土层的压缩量。对深厚软土地基，下卧土层压缩量往往是沉降的主要部分。对于1000kV GIS设备基础而言，主要控制其绝对沉降和不均匀沉降，尤其是不均匀沉降。

在筏板厚度不变的情况下，绝对沉降及沉降差随桩间距的增大而增大，在桩间距一定的情况下，绝对沉降随筏板的厚度的增大而增大，但沉降差随筏板厚度的增大而减小。1000kV GIS设备基础以沉降控制为主，绝对沉降控制为辅，因此，在满足沉降要求的情况下，需要通过技术经济性比较来确定桩位布置及筏板厚度。

本文采用Pile 7.1桩基础设计计算軟件对基础沉降进行计算，考虑桩与筏板、桩与桩、桩与土之间的共同作用，进行变刚度调平设计。根据荷载、地质特征和上部结构布局，采取增强与弱化结合、减沉与增沉结合、局部平衡、整体协调，实现差异沉降、筏板内力和资源消耗的最小化，优化布桩、筏板及配筋。

经多种布置方案比较，最终确定筏板厚度1.2m，进出线套管桩间距8～10d，主设备基础桩间距6d，基础两端桩间距适当增大，此时，沉降基本满足要求。

2、施工误差控制

为保证设备的顺利安装，并实现无垫片安装，埋件施工时，厂家提出的允许偏差如下：

（1） 每间隔基础预埋件高度误差不超过±2mm；

（2） 相邻间隔之间的基础预埋件水平误差不超过±5mm，高度误差不超过±3mm；

（3） 一个基础单元内的基础预埋件水平误差不超过±5mm，高度误差不超过±3mm。

由于基础埋件尺寸均较大（断路器埋件平面尺寸为1000x400、1100x600），如按常规埋件考虑，采用单层埋件，为满足埋件受力要求，同时考虑到焊接变形对埋件平整度的影响，埋件厚度将较大。此时，混凝土一次浇筑成形，埋件的定位要求极高，必须采取各种措施减小施工过程中混凝土振捣对埋件标高及位置的影响。

1000kVGIS埋件施工误差要求极高，从减小现场难度的角度出发，埋件采用双层埋件。考虑到除断路器埋件及进出线套管基础埋件外，其余大部分埋件宽度均为300mm，少量为200mm，综合比较后，决定上部埋件采用宽翼缘热轧H型钢HW300x300、 HM300x200，对断路器埋件，采用焊接H型钢，对进出线套管埋件，采用钢管与板焊接，下部埋件则根据受力要求确定埋件厚度及锚筋直径与长度，极大地减轻了施工的难度。

3、大体积混凝土控制

GIS设备基础上部二次及三次采用分块独立浇筑，体量较小，但底部筏板厚1.2m，本期施工的三块本体设备基础筏板长69.7m～80.85m，宽15.6m～20.9m，进出线套管基础长约33m，宽5.3m～7.3m，均属大体积混凝土。

设计方面，为减少筏板基础混凝土的收缩量，筏板每隔25m～30m设置一道宽800mm的后浇带，筏板钢筋贯通并配置适量的加强钢筋，待后浇带两侧混凝土浇筑完28d后，再将两侧的混凝土表面凿毛，浇灌比设计强度等级高一级的混凝土（采用加膨胀剂填充用膨胀混凝土），振捣密实，并加强养护。

施工方面，可以采取如下控制措施：

1. 合理选材，降低水泥水化热。

2. 加强混凝土浇筑施工控制。

3. 重视温度控制与监测。

4. 加强混凝土养护。

4、结论与建议

（1）对于沉降要求较高的GIS基础，宜采用筏板，地基较差时，应采用桩基，选择合理的桩长及桩基持力层，并根据沉降计算结果调整筏板厚度、优化桩基布置。

（2）GIS基础在埋件施工误差要求较高的情况，建议采用双层埋件，减小施工难度。

（3）对大体积混凝土，除设计后浇带外，还应采取各种施工措施控制温度裂缝的产生。

（4）GIS基础要求整体外露的情况下，宜借助表面电缆沟等，将基础上部划分成独立的小块混凝土支墩，尽量减小温度裂缝的产生。