淺談深圳地區變電站工程的地基處理形式

江瑩

【摘 要】變電站是城市重要的電力設施，對可靠性、安全性都有較高要求。深圳臨海地區軟土地基較多，為滿足變電站工程的荷載與沉降要求，需要進行地基處理。本文針對深圳地區變電站工程的常用地基處理形式進行了分析。

【關鍵詞】變電站;地基處理;樁基

中圖分類號： F426.6文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）21-0166-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.076

0 概述

深圳臨海地區軟土地基較多，為滿足變電站工程的荷載與沉降要求，需要進行地基處理。合理的地基處理方案確定，既要考慮整個工程的造價，還要考慮施工的工期的影響，更要考慮變電站安全運行生產的要求及對周邊環境的影響，深圳地區變電站常用地基處理方法包括：表層原位壓實法、強夯法、樁基礎。本文綜合考慮施工工期、工程造價、實施難易度、方案可靠性等多方面因素，對深圳地區變電站常用的地基處理方法進行分析比較。

1 表層原位壓實法

表層加固是地表淺層處理的最簡易做法。當需要處理的地基軟弱土位于表層且厚度不大，或上部荷載較小時，采用表層壓實法可以取得較好的技術經濟效果。經過表層原位壓實法加固的地基，可以用取土樣進行土工試驗，荷載板試驗等檢測手段進行驗證和質量控制。表層原位壓實法根據不同的施工機械設備和工藝一般分為碾壓法、振動壓實法和重錘夯實法。

1.1 分層碾壓法

分層碾壓法是用壓路機、推土機、平碾或其他碾壓機械在地基表面來回開動，利用機械自重把松散土地基壓實加固。

分層碾壓法常用于地下水位以上，大面積填土的壓實以及一般非飽和粘性土和雜填土地基的淺層處理。若重要的構筑物下地基采用此方法時，可在填土中摻20%的碎石，以提高地基強度。根據經驗，用8～12t的壓路機碾壓后的填土地基，承載力約為100～130kPa。

分層碾壓法在深圳地區變電站工程中應用廣泛，常用于變電站場地平整填方區或者表層原有填土厚度較小的地區。分層碾壓后處理的地基可用于荷載較小的構筑物（如圍墻、消防小室等）下地基或道路、硬化地坪、電纜溝地基。

1.2 重錘夯實法

重錘夯實法是利用起重機將重錘提升到一定高度，自由落下，以重錘自由下落的沖擊能來夯實淺層地基。經過多次反復提起、落下，使地基表面形成一層較為均勻密實的硬殼層，從而提高地基強度。

重錘夯實法經常用于處理厚度較小的濕陷性黃土地基。深圳地區較少濕陷性地基，同時重錘夯實法振動與噪音較大，對周邊環境影響較大，尤其不適合應用于居民區較密集的城市中心地帶，因此深圳地區變電站工程較少使用重錘夯實法。

1.3 振動壓實法

振動壓實法是用振動壓實機械在地基表面施加振動力以振實淺層松散土的地基處理方法。地基土的顆粒受振動而發生相對運動，移動至穩固位置，減小土的孔隙而壓實。

因為振動會對周圍的建筑物等產生影響，一般情況下，振源與臨近建筑物、地下管線或其他設施的距離應大于3m。深圳地區多山地，位于山地的變電站山地附近無建筑物和其他設施、場地十分開闊時，適合振動壓實機械的工作。

2 強夯法

強夯法又名動力固結法或動力壓密法。這種方法是反復將夯錘（質量一般為10～40t）提高一定高度使其自由落下（落距一般為10～40m），給地基以沖擊和振動能量，從而提高地基土的強度并降低其壓縮性。由于強夯法具有加固效果顯著、使用土類廣、設備簡單、施工方便、節省勞力、施工期短、節約材料和施工費用低等特點，我國自20世紀70年代引進此法后迅速在全國推廣應用。

強夯法適用于處理碎石土、砂土、粉土、粘性土、雜填土和素填土等地基。它不僅能提高地基土的強度、降低其壓縮性、還能改善其振動液化的能力和消除土的濕陷性，所以還被經常用于處理可液化砂土地基和濕陷性黃土地基等。

強夯法在深圳地區變電站工程廣泛應用，尤其適用于面積較大、填土較厚的戶外常規變電站。深圳近年新建的500kV變電站工程均位于山區，為半挖半填場地，填土厚度可達約30m，使用強夯法進行地基處理，可分為5～6層進行強夯，兩遍點夯、一遍普夯。強夯處理后的地基可作為荷載較小的構筑物下地基，如電纜溝、圍墻等，同時可滿足道路、硬化地坪的地基承載力要求。利用強夯法對填方區處理，能有效控制土層回填碾壓質量不夠的風險，加固效果顯著。而采用強夯法與復合地基或樁基礎比較，則有效節約造價和工期，并且施工方便、節省勞力。

3 樁基礎

樁基是軟土地基基礎處理的一種最傳統、最普遍、應用最廣泛、也是最可靠的方法之一。變電站工程為城市重要的電力設施，變電站建筑物內通常放置重要電力設備或控制中心，荷載較大、對沉降要求較高，因此在軟土地基中變電站建筑物通常采用樁基礎。主要的樁型有：預制樁和灌注樁。

3.1 預制樁

預制樁具有制作方便，施工速度快，承載力高的特點。近年來，隨著新技術推廣，預制樁特別是高強預應力管樁（PHC）在廣東省得到廣泛的應用。

預制樁樁身強度高，承載力大，適用的范圍廣，可以方便地穿越淤泥層。施工時采用分段駁接的方法，不受樁架高限制，最大長度可達50米以上。另外，樁由工廠工業化生產，經過比較嚴格的質量檢驗，質量可靠，避免了灌注樁經常出現的縮頸、隔層、斷樁、夾泥等問題，如采用靜壓法施工就更具有低噪音，無振動，不擾民的優點。

由于預裝樁優點眾多，且費用較低，因此預制樁成為深圳地區變電站工程樁基礎的首選樁型。其中錘擊樁施工更快、穿越效果更好，因此早期深圳地區變電站工程大多使用錘擊樁。近年來隨著城市建設發展，考慮到錘擊樁噪音與振動較大、對周邊環境與居民生活較大，市區內變電站已逐漸停用錘擊樁，改用對周邊環境影響較小的靜壓樁型。錘擊樁僅應用于遠離市區與居民的山區變電站。同時，深圳部分沿海地區淤泥層較厚，管樁施工容易偏樁。而填海地區表層填土層通常夾有大量塊石，而且厚度較大，可達約10m，管樁施工難以穿越。經過工程實踐經驗總結，近年來在深圳填海地區或淤泥層較厚的沿海地帶變電站樁基礎較少采用預應力管樁。

3.2 灌注樁

灌注樁為預先成孔，放鋼筋籠后澆筑混凝土，以中、微風化巖為樁端持力層，可以提供較大的單樁承載力。根據成孔工藝的不同，灌注樁可以分為干作業成孔的灌注樁、泥漿護壁成孔的灌注樁和人工挖孔的灌注樁等。灌注樁因成孔的機械不同而通常有以下幾種成孔施工方法：螺旋鉆機成孔法、潛水鉆機成孔法 、沖擊鉆機成孔法、旋挖成孔法、正循環回轉法、反循環回轉法、沖抓鉆機成孔法、旋轉錐鉆孔法。

灌注樁能適應各種不良地質土層的成孔，灌注混凝土時加設套管，可以解決混凝土的跑漿問題，因此灌注樁是深圳地區變電站使用較多的樁型，常用的灌注樁型為沖孔灌注樁及旋挖成孔灌注樁。

深圳為多山臨海地區。山區變電站建設場地基巖變化較大，或者上覆土層內夾雜中風化、微風化孤石時，變電站主要建筑物基礎通常采用沖孔灌注樁基礎。而沿海變電站建于填海地區時，表層通常有厚度非常大的雜填土層，同時填土層內可能有大量前期拋石擠淤后留下的大尺寸中風化、微風化塊石，因此適合采用沖孔灌注樁。同時，沿海變電站場地內經常有厚度較大的淤泥層，灌注樁施工可加設可重復利用的套管，避免混凝土跑漿，有效控制工程質量。

近年來隨著城市建設的發展，旋挖灌注樁在變電站工程中應用增加。旋挖灌注樁對周邊土體擠壓小，振動較小，對周邊環境影響也較小，適合應用于市區人口密集區或周邊有對振動敏感的設施的地區，如臨近地鐵的區域。例如近年投運的220kV興懷變電站及110kV深大變電站，變電站紅線內均有地鐵隧道穿行，變電站建筑物距離地鐵隧道外輪廓約10m。根據地鐵公司要求，此類變電站建筑物均采用了旋挖灌注樁基礎，以滿足地鐵對樁基施工振動的要求。

4 結論

合理的地基處理方案確定，既要考慮整個工程的造價，還要考慮施工的工期的影響，更要考慮變電站安全運行生產的要求及對周邊環境的影響。本文針對深圳地區變電站工程的常用地基處理形式進行了分析，變電站工程需根據所在地區地理位置、地址條件、周邊環境，選擇適宜的地基處理形式。

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