浅谈变电站土建基础的处理技术

刘于建

摘要：加强变电站土建基础的处理技术的研究是十分必要的，本文作者根据多年来的工作经验，对变电站土建基础的处理技术进行了分析，具有重要的参考意义。

中图分类号： TM63文献标识码： A 文章编号：

1.引言：

变电站为电力系统的一部分，变电站是改变电压的场所。当某个变电站运作出现异常时，其本身供电的区域不能正常用电，这导致与其连接的其它变电站也无法正常运作，更为甚者的是整个网络运作也将出现异常。综上所述，变电站在电力网络中的地位很重要，且供电的需求决定了对其工程质量的高度要求。不过变电站的质量除了其自身原因影响外，另一个对其质量影响很大的因素是不良地基，所以，本文将重点根据变电站土建工程的具体情况，浅谈对变电站土建的基础设计及相应的处理技术。

2.变电站站址区域不同导致存在不良地基的几种情况

（1）变电站站址处于地形高差较大，在经过“三通一平”后的站区属于半挖半填的区域，有可能存在填土较深和填土部分的面积比较大、不规则等因素，虽然场地经过碾压施工，但由于施工的工期一般较短，无法全部压实或者产生预沉降；

（2）由于地形条件的限制，变电站的站址有部分或者全部处于水田或是水塘当中，而水田与水塘中的淤泥属于软弱地基；

（3） 地震区存在可能震陷或液化土层的地基，不能满足抗液化的要求；

3.变电站不良地基的主要处理技术

变电站不良地基的主要处理方法较多，主要有：换填法、强夯法、水泥土搅拌法和树根桩法。除此之外，根据岩土工程条件、处理目的和适用性，还有地基土体卸载法、挤密桩法和化学加固法等处理方法。

3.1换填法

在变电站建设中，换填法相对其他地基处理方法来说施工工序简单、工期短、也较为经济，是采用比较多的方法之一。该方法主要适用于处理浅层较为软弱的不良地基，如果变电站的地基承载能力和变形程度无法满足建（构）筑物的要求，而且软土层的厚度又相对较小时，可把基础底的软土层挖除一部分或者全部，然后用强度较大的砂石、灰土或者其他稳定性较好并且无侵蚀性的材料分层进行换填，同时将其压实直到符合设计要求的密实度。

目前，变电站采用素土换填时，要求换填厚度不宜大于3m，其素土材料中不得混入耕植土、淤泥质土和冻土块，不得采用膨胀土、盐渍土及有机质含量超过5%的土，也不应将混有垃圾或者化学腐蚀物质用于回填。当含有碎石时，其粒径不宜大于50mm。要求换填后的持力层有较大提高、沉降量减少、并能消除或降低土层湿陷性、充当隔水层，以及提高地基稳定性时，可采用1：9、2：8或3：7等体积比的灰土回填。还有一种是砂砾回填，该材料的回填对不良地基承载力提高较大，但对砂砾颗粒级配有要求，一般取不均匀系数大于5较好。

此外，采用换填法处理不良地基时，换填材料面的宽度应满足基础底面应力扩散的要求，可以按以下公式计算：

一般来说，换填垫层顶面的宽度每边超出基础底面的宽度30cm为宜，以便于施工，或者满足从垫层底面向上能保持边坡稳定的开挖放坡的要求。

3.2强夯法

强夯法指的是借助强大的夯击能力给变电站的地基一冲击力，而且将在地基当中产生冲击波，在冲击力的作用之下，夯锤对地基上部的土体进行有利的冲切，土体的结构遭到破坏，以形成夯坑，并且对周围土产生动力的挤压。强夯法经常在处理碎石土、砂土、饱和度较低的粉土以及粘性土、素填土与杂填土等方面进行使用。而饱和软粘土，应当将其含水量降低再对其进行强夯。强夯法的施工较为简单，而且具有加固效果良好和使用经济等优势。

由于一般情况下夯锤重量达到10t以上，甚至达到40t，对地基产生的强大夯击振动对临近建筑物、设备、施工中的砌筑工程，甚至对周围环境都产生有害影响，因此，在强夯施工之前，除了在施工现场选取一个或是几个具有代表性的试验区域，进行施工前的实验性试夯外，还应采取有效的减震措施或错开工期施工。试验区数量的选取应当依据变电站建筑场地的复杂程度、建设规模大小和建筑类型进行确定。如某变电站新建工程的主要场地土质为粉质粘土组成的素填土，厚度不均匀，在3.10m～7.30m之间。按设计要求先进行分层碾压主变场区的回填土，并做好强夯前的准备工作后，依照强夯法的技术要求进行了强夯，经过检验，该区域压实系数达0.92～0.97，承载力也达到主变基础按浅基础设计的要求，获得了很好的效果。

3.3水泥土搅拌法

水泥土搅拌法指的是以水泥或者是石灰等材料为固化剂，经过特制而成的搅拌机械，在地基深处把软土、固化剂、浆液或是粉体等进行强制搅拌，使得固化剂与软土之间产生一系列的物理、化学反应，使得软土层硬结成为具有整体性、稳定性和具有一定强度的水泥加固土，以此提高地基的强度并且减少其沉降。水泥土搅拌法还能够当做基坑的防渗帷幕以及重力式挡土墙进行使用。

水泥土搅拌法一般采用深层搅拌法，不使用粉体喷浆搅拌法。而且受到施工工艺因素的影响，当前通常情况下，水泥土搅拌桩的有效加固深度在15m之下。水泥搅拌桩的桩径不应小于500mm，采用的固化剂宜选用32.5等级的普通硅酸盐水泥。水泥掺量除块状加固时可用被加固湿土质量的7%～12%外，其余宜为12%～20%，而水泥浆的水灰比可选用0.45～0.55。

3.4树根桩法

树根桩法是采用钻机在地基中成孔，放入钢筋或钢筋笼，采用压力通过注浆管向孔中注入水泥浆或水泥砂浆，形成小直径的钻孔灌注桩。由于采用小型钻机施工，可在土中以不同的倾斜角度成孔，从而形成竖直的和倾斜的桩，因此，树根桩的布置可采用直桩型和网状结构斜桩型等。该方法一般用于淤泥、淤泥质土以及粘性土和粉土、人工填土等不良地基上方已有的建筑进行修复或增层、古建筑的重新整修、地下铁道的穿越等加固工程。

树根桩的直径一般在150mm～300mm之间，桩长不宜超过30m，其桩身混凝土强度等级应不小于C20，钢筋笼外径宜小于设计桩径40mm～60mm，主筋不宜少于3根。对软弱地基，主要承受竖向荷载时的钢筋长度不得小于1/2桩长，主要承受水平荷载时应全长配筋。虽然，树根桩一般是带荷施工，无法进行载荷试验。但是，树根桩施工简单灵活、占地面积小施工机具轻便、振动小、易于操作，并且对需加固的基础损伤小，不会引起建构筑物产生过大的附加沉降，因此，它的应用还是比较广泛的。比如位于某变电站，已交付使用的建筑主体结构有开裂现象，整栋建筑发生了倾斜，并有不均匀沉降增大的趋势，为了不影响变电站设备的正常使用，在经过三种方案的优劣对比后，认为采用树根桩法施工既保证原有建筑内的设备不停产，也不对周围居民的生活产生太大的影响，最终成功地解决了该变电站建筑不均匀沉降的问题。

4.总结

综上所述，我们可以看出，地基处理是一门实践性很强的应用技术，在变电站的设计当中，不良地基的处理属于隐蔽工程，处理效果的好坏关系到变电站能否正常运行。因此，变电站建设的每个参建单位都应该给以足够的重视，保证变电站隐蔽工程的质量，避免工程事故的发生。在确定基础处理方案时应注意：1）坚持节约造价的原则，因地制宜选择处理技术；2）在地基处理施工中，对施工的方法及处理方法的原理，尤其是对其技术标准和质量要求了解得越透彻越好；3）要重视施工质量和处理效果的检验工作，确保工程质量。综上所述，要因地制宜，充分掌握所设计项目的施工工艺状况和站址地质概况，才能设计出合理化的处理技术方案。

参考文献：

[1]电力工程地基处理技术规程，DL/T5024-2005

[2]建筑地基处理技术规范，JGJ 79-2002