变电站地基沉降原因及解决对策

董睿华（四川电力设计咨询有限责任公司，四川成都610041）

变电站地基沉降原因及解决对策

董睿华（四川电力设计咨询有限责任公司，四川成都610041）

随着我国社会经济的快速发展，电力需求也随之不断攀高。为了满足日益增加的用电负荷，提高供电可靠性，高电压等级、智能化的变电站的建设力度近年来不断加强。这些变电站的建设对各项技术要求很高，本文主要针对不良地质条件下的地基沉降问题进行讨论，分析地基沉降的原因并提出相应的解决措施。

变电站；地基沉降；沉降处理

1　引言

各个方面的技术发展非常迅速，当代变电站的设计的前进趋势也体现为多样化。在此项目领域中，地基的处理特别关键，通常会将回填区当做变电站的修建地址，容易受自然条件和气候的影响，降水数量的多少均会对变电站的建造造成程度不一的影响。不一样地区土壤的特点和地质负载力的高低和设计施工的质量决定沉降的程度。假如在变电站地基设置和处理过程中对此些要素关注度较低，则或许因为气候的影响而导致整个变电站设置受到不良影响，不仅会引发大的事故，而且还会给国家的财产造成很大的损失。所以，把变电站地基沉降的分析做好以及找出相应的解决措施具有不可忽视的价值。

2　造成地基沉降的原因

变电站地基的沉降是指土建工程地基的下沉。变电站地基沉降主要有以下几方面的原因：①变电站基地排水设施不完善。水是土质的一个重要影响因素，如果变电站基地不能畅通的排水，这样水就会大量的堆积，渗入基层之后就会改变基层结构，进而引发下沉。②地基夯实不到位。为了保证变电站的稳固性，通常会采用换填的变电站地基处理方法，即石夹土层把下层的土壤替换掉，通过采用夯压工序使其成为坚固的人工地基。如果没有做好夯实工作，就会为地基下沉留下隐患。③建设场地如果选在山坡坡底冲积平原。在这种情况下，虽然场地的表层非常平整，然而因为长寿山水的长时间侵蚀，而且形成这些平地的年代较近，若果坚持把变电站建在该场地的话，极大可能出现软地基。在此情况下，变电站在运行过程中，就会出现地基不均匀的沉降问题，甚至出现变电站的倾斜与倒塌，后果不堪设想；如果选在地形落差较大的地方。经过“一平三通”之后，那么变电站的大部分区域都是半挖半填的区域，极大可能出现填土较深、面积过大或回填土不规律等问题。虽然，在实际的施工过程中，对建筑场地进行了无数次的碾压，但是一般情况下，施工的周期比较短，不能保证做好预沉降工作或做到全部的压实。

3　软土地基的处理方法

软土具有天然含水量高、压缩性高、天然孔隙比大、固结系数小、抗剪强度低、灵敏度高、土层层状分布复杂、透水性差、扰动性大、各层之间物理力学性质相差较大等特点，通常不能作为天然的路基使用，路基变形、破坏主要是由路基沉降造成的，所以能否恰当的处理好软土地基，不仅影响工程的投资，而且也会直接影响道路的工程质量和使用性能。对软土地基的处理方法很多，但无论采取哪种方法，为了能够因在荷载作用下道路路基引起的沉降或不均匀沉降，处理之后的地基必须满足透水性、动力稳定、变形和强度的要求。常用的处理方法如下：

3.1砂垫层法

砂垫层法是一种加速沉降的发展，将固结过程缩短的方法，软土层固结所需要的上部排水层是通过在软土地基的顶面铺设厚度为0.6～1.0m的砂垫层，具体的厚度由压缩性、路堤高度以及软土层的厚度决定，太薄效果差，太厚施工就会困难）。砂垫层可以作为路堤内的地下排水层，可以降低堤内的水位，使施工时作业条件得以改善。

砂垫层的特点是不需要特殊机具、施工简单等。比较适合以下情况：软土的表面没有透水性低的硬壳；路堤的高度不高于极限高度的两倍；软土层具有双面排水条件、不很厚的情况；当地有砂，并且运砂的距离不太远，没有紧迫的施工期限的工程。

采用砂垫层，砂最好采用粗砂及中砂，要求良好的级配。不均匀的颗粒的含量不应该超过3～5%，系数低于5。砂垫层摊铺时通常用摊土机以及自卸汽车，摊铺要均匀，很大的集中载荷作用不应该存在。当路堤为透水性不好的粉土类土，路堤覆盖路堤坡脚附近砂垫层，侧向排水可能被阻碍，所以要处理好砂垫层的端部。

在进行填筑路堤的过程中，为了保证路堤不被损害，要合理安排填筑的速度，使地基承载力增加的速率和加载的速率要相适应。通常施工观测可以利用布置在路堤坡脚的位移边桩以及埋设在路堤中线的地面沉降板，进而能够随时掌握在路堤填筑过程中地基的发展趋势和变形情况，从而判断地基的稳定性，控制好填土的速度。

3.2强夯法

强夯法在处理软土地基时利用自山落下的重锤所产生的冲击波使地基密实，在土中这种冲击所引起的振动是以波的形式向地下传播的。对于饱和细颗粒土，土的结构要求被破坏、产生超孔隙水压力、山裂隙形成排水通道。对于饱和无粘性土，土体在夯击过程中可能产生液化，其致密的过程与振动和爆破压密过程有想通之处。

如果将地基当做弹性板空间体，重锤在下落过程中动能越来越大，势能越来越小，在下落过程中，势能的大部分转化为重锤的动能，即重锤自由下落过程就是将势能转化为动能的过程，重锤夯击地面时，这部分的动能一部分由于重锤与土体的摩擦变成热能，还有一部分以声波的形式向四周传播，其余的大部分的冲击可以使土地产生自由的振动，通过纵波、横波和表面波的波体联合在地基内传播，进而在地基中产生一个波场。

此外，纵波可以使土颗粒错位，增大孔隙的压力，解体土体骨架。横波可以使土颗粒处于十分密实的状态。水面波的水平分量可以使土得到密实，竖向分量起到松动土的作用。

3.3静力排水固结法

静力排水固结法对天然地基设置砂井等竖向排水体，在建筑物建造之前，在场地通过先行进行加载预压，可以排除土整体的孔隙水，逐渐固结，地基产生沉降，与此同时强度不断提高。静力排水固结法可以解决以下两个问题：

（1）稳定问题：排水固结法可以加速增长地基土的抗剪强度，进而提高地基的稳定性和承载力。

（2）沉降问题：在修筑路面以前沉降大部分或者基本完成，路面在使用过程中不至于产生不利的沉降和沉降差。

排水固结法是由加压系统和排水系统组合而成的。水平排水体（砂垫层）和竖向排水体（塑料排水板、袋装砂井以及普通砂井）组成排水系统；加压系统包括联合法、电渗法、降低地下水位法、真空法、堆载法。设置排水系统的目的是使排水的距离缩短，增加孔隙水排出的途径，使地基原有的排水边界条件改变。加压系统就是增加地基土的固结压力，进而产生固结。

3.4换填法

换填法就是挖去处于基础地面以下且不太深的一定范围的软弱土层，然后选用具有抗侵蚀性的、性能稳定、强度较高、质地坚硬的矿砂、煤渣、灰土、素土、卵石、碎石、砂等材料进行分层填充，为了能够成为良好的人工地基，使其达到所要求的密实度，需要采用机械或人工的方法进行分层压、夯、振动。如果地基软弱土层比较薄，并且上部荷载不大时，可以直接以机械或者人工的方法进行表层的压、夯、振动等密实处理，也可以取得换填加固地基的效果。

进行浅层地基处理可以采用换填的方法，暗沟、暗洪、暗塘等浅层处理和低洼区域的填筑以及杂填土、淤泥质土、已完成自重固结的回填土、淤泥、杂填土等地基的处理。地域性特殊土的处理也可以采用换填法。用于季节性冻土地基可以防止冻胀损坏和消除冻胀力等，用于山区地基可用于处理岩面破碎、倾斜、岩溶与土洞、软硬不匀以及高低差等，用于湿陷性黄土地基可以使黄土的湿陷性消除，用于膨胀土地基可以使地基上的胀缩作用消除。

4　结语

变电站是国民经济发展的重要保障，是一项重点民生工程，业界重点的关注内容是其稳定性和安全性。在不良地质条件下，地基沉降是威胁变电站安全稳定性的主要原因之一。所以为了使变电站的安全稳定性得到保证，就必须采用科学有效的处理方法，从而把地基沉降的概率降到最低。

［1］罗 伶.某变电站主变压器基础地基沉降分析与处理［J］.广东水利电力职业技术学院学报，2014，01.

［2］许永安.浅谈变电站土建设计中的几个问题［J］.山西建筑，2015，04.

［3］韦胜龙.浅谈变电站土建基础的处理技术［J］.技术与市场，2014，08.

［4］陈洪安.变电站综合楼土建施工中存在的问题及对策［J］.装备制造，2015，09.

TM63

A

2095-2066（2016）25-0066-02

2016-8-1

董睿华（1985-），男，工程师，硕士，主要从事变电土建设计工作。