變電站地基施工沉降分析及對策

摘要：變電站設(shè)備的正常運(yùn)行，對地基沉降、差異沉降要求較高。為了確保變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，本文以某變電站的地基沉降為研究對象，首先闡述了地基沉降的特點(diǎn)及發(fā)展，其次提出了解決對策，然后結(jié)合實(shí)例對地基施工沉降的處理方案進(jìn)行比選，總結(jié)了處理效果，為電力工程沉降處理提供參考。

關(guān)鍵詞：變電站;地基沉降;對策

1引言

從技術(shù)層面角度來看，變電站建設(shè)不屬于單一性工程項(xiàng)目，所需要考慮的因素較為復(fù)雜，變電站基礎(chǔ)施工質(zhì)量直接影響著變電站的安全，尤其是建設(shè)時必須綜合考慮其沉降程度，確保其建設(shè)地基始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，極大延長了變電工程的使用壽命及運(yùn)行狀態(tài)。

2地基沉降分析

地基沉降與變形是整個地基基礎(chǔ)工程中眾多難題之一，至今尚未完全解決此問題。特別是變電站地基工程方面，因設(shè)計缺陷、施工管控不到位，工程地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多變，造成地基沉降問題頻繁出現(xiàn)。

2.1公式表達(dá)

地基沉降主要發(fā)生在土壤結(jié)構(gòu)中，其沉降一般分為3個部分：瞬始沉降、固結(jié)沉降和蠕變沉降，用公式表達(dá)為：

S總=Sd+Sc+Ss

式中：Sd為瞬始沉降，系第一階段的土壤剪切應(yīng)變形成;Sc為固結(jié)沉降，系第二階段的土壤孔隙水在排出后及消散的過程中其骨架產(chǎn)生變形而形成;Ss為蠕變沉降，系第三階段的孔隙水在消散后及其骨架本身的蠕動變化而形成。

2.23個階段

3個部分的沉降按其發(fā)生的時間順序，可以劃分為3個階段：第一階段表現(xiàn)的主要形式為瞬始沉降（固結(jié)與蠕變也同時發(fā)生，即3種沉降同時發(fā)生），時間發(fā)生在建設(shè)開始至建設(shè)完成，約在2年期間內(nèi)完成（占總沉降量約60%左右）。第二階段表現(xiàn)的主要形式為固結(jié)沉降（蠕變也同時發(fā)生，即兩種沉降同時發(fā)生），時間發(fā)生在建設(shè)完工后1～5年之間。第三階段表現(xiàn)的形式為蠕變沉降（固結(jié)也同時發(fā)生，即兩種沉降同時發(fā)生），時間發(fā)生在建設(shè)完工5年后，最長時間可達(dá)千年。

3變電站地基施工沉降對策

3.1強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是將一定質(zhì)量重錘起吊至夯點(diǎn)上方，隨后放開夯錘，夯錘自高處自由下落，對下方土層夯點(diǎn)進(jìn)行動力夯擊，使地基土層產(chǎn)生強(qiáng)制壓密現(xiàn)象，改善地基承載性與壓縮性，提高地基強(qiáng)度。應(yīng)用強(qiáng)夯法處理工程地基時，時常出現(xiàn)未達(dá)到預(yù)定下沉量、影響深度不夠、表層松散等問題。以未達(dá)到下沉量指標(biāo)為例，如果地基類型為飽和淤泥或淤泥質(zhì)土地基，應(yīng)提前在土層上方鋪設(shè)厚度為1m左右的砂石，再對地基進(jìn)行強(qiáng)夯加固。

3.2注漿法

注漿法是向巖土地基中壓入適量漿液，漿液在壓力作用下填充地基土層中所分布孔隙裂縫深部，排除地基土層中含有的孔隙水與空氣，漿液在地基土層內(nèi)凝結(jié)固化，取得防滲堵漏、改善地基物理力學(xué)性質(zhì)、隔斷水源等處理效果。

3.3換填法

變電站地基中分布大量軟弱土體，可選擇采取換填法，通過置換墊層的方式，挖除基礎(chǔ)地面下方一定范圍內(nèi)的軟弱土體，回填具有較高強(qiáng)度與良好物理力學(xué)性能的填料，如礦渣、碎石、灰土等，可以直接改變地基承載力特性，全面提高地基穩(wěn)定性能與抗變形能力，具有地基承載力提升幅度大、地基沉降量小、預(yù)防地基凍脹、徹底消除濕陷與膨脹作用等技術(shù)優(yōu)勢。

3.4預(yù)壓處理

預(yù)壓處理技術(shù)也被稱為預(yù)壓加固法，在巖土工程軟土地基上提前堆放一定質(zhì)量的重物，軟土地基在承受較大荷載的條件下出現(xiàn)固結(jié)與沉陷現(xiàn)象，擠壓排出地基土層中含有的空氣和孔隙水，最終改善地基承載性能與減小工后沉降量。應(yīng)用預(yù)壓處理技術(shù)時，為取得理想的處理效果，應(yīng)采取分層、間歇性堆土方式，在地基固結(jié)與沉陷反應(yīng)趨于穩(wěn)定后，再堆置后一層重物。針對含水量較高的黏性土地基，提前在地基中設(shè)置砂井進(jìn)行排水。

4實(shí)例分析

某變電站新建工程，站區(qū)圍墻東西寬101.5m，南北長190m，圍墻中線占地面積約為19285m2，由于回填工程不合規(guī)，造成回填土整體不均勻沉降，進(jìn)而引發(fā)回填場地地表建筑變形等工程質(zhì)量問題，并且存在回填試驗(yàn)方法及流程不符合標(biāo)準(zhǔn)要求現(xiàn)象。在《土工試驗(yàn)報告》檢查中發(fā)現(xiàn)，首先施工單位未提供220kV場區(qū)、66kV場區(qū)母聯(lián)間隔HGIS等基坑回填土試驗(yàn)報告，整站只提供66kV場區(qū)構(gòu)架基礎(chǔ)（9軸交C軸）一點(diǎn)回填土試驗(yàn)報告。但是在另一個《土工試驗(yàn)報告》檢查中，發(fā)現(xiàn)66kV場區(qū)構(gòu)架基礎(chǔ)（9軸交C軸）回填土試驗(yàn)報告cd-tg-2019-0001至cd-tg-2019-0006，6層回填土試驗(yàn)報告委托試驗(yàn)日期均為2019年11月9日，試驗(yàn)報告出具日期均為2019年11月10日，但回填土取樣標(biāo)高已從-3.25m回填至-2.00m，6層回填土的分層回填及取樣時間與實(shí)際不符，且存在嚴(yán)重違規(guī)施工與試驗(yàn)流程不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的現(xiàn)象。

4.1土方回填施工技術(shù)

4.1.1基底處理

在基底處理施工過程中，應(yīng)當(dāng)采取措施防止地表水流入填方區(qū)，浸泡地基造成地基下陷，并排除坑穴中的淤泥、積水、種植土，清除基底上的有機(jī)物、雜物、垃圾等，將基底充分夯實(shí)和碾壓密實(shí)。當(dāng)填土場地地面陡于1∶5時，可將斜坡挖成階梯型。階高不大于1m，臺階高寬比為1∶2，然后分層填土防止滑動。

4.1.2土料及含水率控制

黏土或排水不良的砂土作為回填土料的，其最優(yōu)含水量與相應(yīng)的最大干容重，宜通過擊實(shí)試驗(yàn)測定或通過計算確定。黏土的施工含水量與最優(yōu)含水量之差可控制為-4%～+2%，使用振動輾時，可控制為-6%～+2%。砂土最優(yōu)含水率為8%～12%、粉質(zhì)黏土最優(yōu)含水率為19%～23%、粉土最優(yōu)含水率為16%～22%。含水率控制范圍以外的土料應(yīng)采取針對性的技術(shù)措施。

4.1.3土方壓實(shí)

輪（夯）跡應(yīng)相互搭接，機(jī)械壓實(shí)應(yīng)控制行駛速度，在建筑物轉(zhuǎn)角、空間狹小等機(jī)械壓實(shí)不能作業(yè)的區(qū)域，可采用人工壓實(shí)的方法。回填面積較大的區(qū)域，應(yīng)采取分層、分塊（段）回填壓實(shí)的方法，各塊（段）交界面應(yīng)設(shè)置成斜坡形，輾跡應(yīng)重疊0.5～1.0m，上、下層交界面應(yīng)錯開，錯開距離不應(yīng)小于1m。

4.2沉降觀測方法

沉降觀測采用型號DS05水準(zhǔn)儀，結(jié)合設(shè)計單位對地基土類型和沉降速率大小確定的時間和頻率，判定是否滿足要求;整個施工期觀測，基礎(chǔ)完成1次，設(shè)備安裝完成1次，施工期間隔3個月觀測1次，原則上不少于3次，100天的沉降速率小于0.01～0.04mm/d時，可視為基礎(chǔ)沉降達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。由設(shè)計單位土建、水工專業(yè)在各自施工圖冊上設(shè)定建筑物各沉降觀測點(diǎn)的位置、數(shù)量、埋設(shè)高度，施工單位在施工時按要求埋設(shè)。以基準(zhǔn)點(diǎn)BM1為起算點(diǎn)，并假定高程值為10m，組成單一閉合水準(zhǔn)路線。水準(zhǔn)路線經(jīng)過大部分測點(diǎn)，其余測點(diǎn)采用間視。水準(zhǔn)測量采用二等水準(zhǔn)觀測，每次采用同一儀器，由同一觀測人員沿相同的路線進(jìn)行觀測。

二等水準(zhǔn)觀測電子水準(zhǔn)儀和條碼尺按二等水準(zhǔn)測量技術(shù)要求施測，經(jīng)嚴(yán)密平差計算，求得各監(jiān)測點(diǎn)結(jié)果。每次觀測后，現(xiàn)場計算水準(zhǔn)閉合環(huán)閉合差，閉合差滿足規(guī)范≤0.4（n為測站數(shù)）的限差要求后，方可結(jié)束測量;如閉合差為滿足規(guī)范的限差要求，重新進(jìn)行測量，直到閉合差滿足規(guī)范的限差要求為止。水準(zhǔn)成果計算按閉合線路進(jìn)行平差處理，測點(diǎn)高程值取至0.1mm，豎向位移監(jiān)測點(diǎn)誤差為0.5mm。土方回填施工技術(shù)流程見圖1。

5結(jié)束語

綜上所述，地基處理作為變電站施工的重要組成部分，其施工效益直接影響著變電站輸配電的安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。本文結(jié)合某 220 kV 新建變電工程的實(shí)際案例，圍繞著連鎖發(fā)生的不均勻沉降以及重新回填仍未參照規(guī)范施工，介紹了回填工程與沉降觀測重要控制節(jié)點(diǎn)，工程實(shí)施效果良好，完全達(dá)到設(shè)計預(yù)期。

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作者簡介：郭文強(qiáng)（1988-），湖南株洲人，工程師，碩士研究生，工作方向：電力工程。