变电站场地沉降及挡墙变形的分析及治理

谭秀勇 周贤明

(1博天环境集团股份有限公司, 北京市 100101 2中建一局（集团）有限公司东北区域公司, 辽宁 沈阳 110000)

变电站场地沉降及挡墙变形的分析及治理

谭秀勇1周贤明2

(1博天环境集团股份有限公司, 北京市 100101 2中建一局（集团）有限公司东北区域公司, 辽宁 沈阳 110000)

本文以某地区的典型地形地质条件下，某变电场地沉降以及挡墙变形为例，并解析了变形的特征和主要的变形原因，提出了合理的工程治理措施，减少对变电站正常运行的影响，同时通过分析得出了回填土沉降使变电站土建工程问题的主要原因，施工过程中需要对回填土压实质量进行严格的管控，得出的结论可以给电力工程建设施工提供参考。

变电站场地；沉降及挡墙变形；分析；治理

0 引言

随着社会经济的不断发展，电力行业也随之发展迅速，变电站的建设也在逐渐成熟，电力工程基础设施的重要领域就是变电站的新建和扩建工作，建筑质量的好坏已经成为人们和工作人们非常关注的问题。

1 地形地貌及工程地质条件

变电站场地区域地貌属于龙泉山山麓，成都平原边缘之冰水堆积一级台地。变电场地貌是一个完整的小山丘，从东西向开始分布，山丘的顶部比较平坦，除了南边的坡度大概在16度以外，其它的方向都是比较平缓的，一般都在5-8度。场地的原始地形使宽缓丘坡，地表高度为490-500m，相对高差在1-7米。受地形地貌以及地层岩性的影响，场地的地下水一般以基岩裂隙水为主。场地微地貌是一个独立的隆起山丘丘坡，和周围的平底相对高差比较大，大概为20米。场地地层一般以粘土和泥岩为主，都是不透水层。基岩孔隙裂隙水接受大气降水的补给，从高到底的沿着地表径流进行排泄。场地地层上边使第四系冰水堆积粘土，中部是残积粘土，下边是白垩系夹关组（K2j）紫红色泥岩夹粉砂岩。主要地层从新到老分别为：素填土（Q4ml）：灰、棕黄色，稍湿，松散。由瓦砾、砖块和粘土组成，层厚为2-5m，主要用场坪所填，分布于变形区域的大部分低段，粘土1（Qfgl）：黄～褐黄色，稍湿，硬塑、坚硬状。上部为黄色，含黑褐色Fe、Mn质颗粒及钙质结核；下部使褐黄色，见灰白色高岭土条带且局部混少量卵石。这一层当中擦痕比较明显，垂直和水平方面都均匀发展。这一层的厚度为1.8-6.3米，全场地都有分布。粘土2：紫红色，稍湿，硬塑，含泥岩及粉砂岩碎屑。这一层随着基岩面的起伏，厚度为0.9-2.9米，全场第分布，泥岩：夹薄层泥质粉砂岩，紫红色，泥质结构，厚层状构造，裂隙不发育。该层与残积土过渡处，岩质极软，呈全风化，厚约1.0m，与强风化层总厚度一般小于2.5m。岩层产状近于水平。

2 场地沉降及挡墙变形特征

经过现场测量可以看出，变电站道路路面开裂，部分出现凹陷的情况，最大的沉降量可以达到50厘米左右，不均匀的沉降差大概在25厘米。靠近挡墙出的回填土沉降，最大的沉降量大概在20厘米。

围墙外挡墙临空面大概在3-7米。站区的西侧和南侧的挡墙变形缝处出现了比较大的裂缝，裂缝类型主要是滑移裂缝、倾斜裂缝、贯穿裂缝、微裂纹。雷锋的宽度一般都是2-3厘米，宽度最大可到5厘米。挡墙排水孔没有排水的痕迹。

滑移裂缝说的使挡墙往临空面侧滑移动产生的裂缝，变形特征从墙脚到强顶的宽度都是一致的，并没有因为挡墙的高度增加而增加，裂缝的出现代表了挡墙沿临空面出现滑移。倾斜裂缝说的就是因为挡墙往临空面侧倾斜所引起的裂缝，折变形的特点从墙脚到墙顶，随着挡墙高度增加裂缝的宽度也会增加。出现裂缝就说明墙沿临空面出现倾斜。贯穿裂缝说的使在转角处，挡墙沿着直角的一边出现滑移现象。直角的另一边混凝土材料的出现拉裂所出现的从基础到墙顶的贯通裂缝。变形的特征使从基础到墙顶为一条贯穿的裂缝，裂缝的宽度一般都是一致的，主裂缝旁边还有非常多的小裂缝。裂缝的出现说明挡墙沿墙角另一侧的临空面出现滑移。微裂纹说的实在墙脚处，挡墙混凝土出现的拉裂引起的墙脚到变形缝的细微裂纹。变形的特征从墙脚到变形缝的一条倾斜的细微裂纹，裂纹的宽度不到2毫米，荣肉眼可以看出来。

3 原因分析及治理

3.1 回填土沉降原因分析

通过研究发现，场地的回填土一般都是场坪开挖粘土，上层没有看到砂卵石。因为不同的土具有不一样的压缩性，砂性土压缩性比较小，透水性非常大，压缩变形量可以在很短的时间里完成。但是粘性土，压缩性比较大，透水性比较弱，孔隙水压力小三过程使非常慢的，需要几年或者是几十年才可以稳定，所以，变电站建成已经超过十年，依旧不是很稳定。

把地层中的粘土经过室内土工实验来分析膨胀性，分析过程中发现粘土中缝隙在逐渐发育，而且是水平和垂直的，冲天灰白色高岭土条带。其胀缩性指标统计如表1所示。

表1 胀缩性指标统计表

采用 GEO5数值分析软件，分析了地下水位变化对场地沉降的影响，综上所述，随着地下水位从高到底的降落，场地的沉降慢慢加大，沉降量和地下水位关系。这样就证明，雨水下渗的过程中让地下水位发生了变化，促使场地下降，雨水下渗使尖端持续的过程，每一次的雨水下渗都会让长地沉降增加。

粘性土的沉降苏浙时间的变化而变化，可以看出来，粘性土固结沉降实践比较长，沉降实践超过十年依旧不稳定。

3.2 挡墙变形原因分析

出现挡墙的主要原因包括，挡墙滑移，挡墙倾斜，排水孔失效。研究认为挡墙滑移和倾斜主要是因为场地的土体和挡墙排水不通畅引起的。因为场地回填土不均匀沉降会使雨水下渗量增加，而且地沉降局部改变了场地排水坡向，致使地表水不能够沿场平排除，场地范围中的雨水基本不会下渗到回填土中。

除此之外，下雨之后的地表水会渗入到墙体的坡体之中，让墙后积累比较高的地下水位，使之造成比较大的水土压力，给挡墙造成较大的影响。

小为：

在挡土墙后存在地下水的时候，墙底处压力包括主动土压力和静水压力，其中主动土压力为：

作用于墙背上的侧压力除土压力外，还有在h2深度内的静水压力：

由此可以看出，挡墙后地下水位比较高的时候，墙后的水土压力也会加大，致使原挡墙的覆和抗滑移稳定性大幅度的下降。

4 结束语

结合变电站内长地沉降和挡墙变形的特征，解析了它出现的原因并采取了相应的解决措施来减少对变电站运行的威胁。得出一下的结论：

膨胀性粘土变形导致变电站内道路凹陷，道路的凹陷会让雨水下渗，使回填土发生沉降，所以这是一个相互配合，恶性循环的结果。

（2）变电站内出现沉降会让雨水下渗，底下的水位逐渐增高，再加上挡墙排水不顺畅，加大了挡墙压力，使土体坑剪强度参数降低，挡墙抗滑移和抗倾覆稳定性也大大降低，致使挡墙滑移开裂。

（3）变电站道路和挡墙变形出现的原因就是回填土的沉降，所以，在变电站建设的过程中需要对回填土的质量进行严格的管控。

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