基于不同地质条件变电站基础的施工技术探讨

■宋永梅 ■赣西电力勘察设计院，江西 新余 338000

变电站在电力系统中发挥着变换与调整电压、接收与分配电流等非常重要的作用，是电力系统稳定运行必不可少的场所。变电站土建工程主要为变电站内电力设备的安装、运行及维护提供服务，其工程质量的优劣直接影响着变电站内的电气设备能否安全与稳定，也会对电力系统的运行产生重大影响。在变电站的土建工程出现的质量问题中，除了工程自身原因影响外，另一种情况是因为变电站选址的地质条件的不同产生了不良的地基，从而导致工程基础出现不同程度的沉降，致使电气设备的倾覆，造成事故，给电力运行的维护造成极大不便，甚至影响其正常运行。所以应加强对变电站土建工程中不同地质条件引起的主要不良地基特征的分析研究，弄清其产生不良地基的原因和一些相应的变电站基础的施工技术。

1 变电站土建工程的特点

变电站土建工程的质量对变电站工作的稳定运行有重要影响，其主要特点就是受地质、地形条件限制较大。一般都是依据整个供电系统的规划需要选择变电站的站址。供电系统的区域布点多种多样，这样选址很容易碰上复杂的地形和地质条件。地形起伏较大、地质条件差这样的地质条件很容易导致地基的不稳定，进而出现变电站基础发生沉降，甚至建筑裂缝而无法施工的情况，引起变电站的土建施工建设难度的大大提升。

2 变电站地质条件不同导致的不良地基及影响

2．1 不良地基情况

(1)平坦的平原地区一般是变电站站址的优先选择，但其上部可能覆盖冲积层及较厚的淤泥层，它的土质一般为软土和硬土。虽然这些平原地区满足了变电站承载力的要求，但因存在有一定压缩性的软土和不具有压缩性的硬土，将会引起地基的不均匀沉降、建筑物楼板断裂、墙体产生裂缝等现象出现;(2)选择山坡坡底的冲积平地作为变电站的站址，虽然是平地，但因形成年限较短，可能受到山水长期的侵蚀，极易出现软弱地基;(3)地形高差较大的站址，经过“三通一平”后，可能存在填土面积大、填土较深、填土不规则等现象，这些区域极难全部压实，可能产生预沉降;(4)处于水田或是水塘的站址，其淤泥属于软弱地基;(5)存在震陷土层的地震区地基，难以满足抗液化的要求;(6)墓穴、孔洞及沟壑等不可预见的因素造成的不良地基。

2．2 影响

变电站的不良地基主要是因为其承载力小，不能很好的承重，易造成地基的上部结构发生不均匀的沉降的现象。因为电力设备都与管线相连接，如果出现不均匀沉降，会造成发电站本身结构的破坏，线路的扯拉甚至断裂，最终酿成电力安全事故，影响电力运行。

3 针对变电站不良地基的施工技术

针对变电站不同地质条件而产生的不良地基的主要施工技术主要有:换填法、树根桩法、强夯法及水泥土搅拌法。

3．1 换填法

换填法又称换土法，主要适用于处理浅层较为软弱的地质条件，如淤泥、淤泥质土、松散素填土、杂填土等，施工工序简单、工期短、较为经济，是采用较多的方法之一。

施工方法:若变电站的地基承载能力难以满足变电站建筑物的要求，且其地基的软土层的厚度较小时，将地基的软土层挖出一部分甚至全部，并用砂石、灰土、煤渣、矿渣等强度较大或一些稳定性好、无侵蚀性的材料进行对软土层的换填，用机械压实直至达到符合变电站设计要求的密实度，成为良好的人工地基。采用换填法时，其换填垫层顶面的宽度需要能够满足基础底面的应力扩散，常见的多为宽度每边超出30cm，这样做有利于施工，或者满足保持边坡稳定的要求。

3．2 树根桩法

树根桩法适用于淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、砂土、碎石土及人工填土等地基土，其施工简单灵活、树根桩占地面积小、施工设备简单、施工振动小、便于操作，另外对需加固的建筑物损伤小，未出现产生过大的附加沉降的现象，且应用较为广泛。某变电站的已交工运行的建筑主体结构出现开裂现象，且其不均匀沉降不断增大。变电站经商讨，认为为不影响变电站设备的正常使用，认为采用树根桩法施工不仅能保证原有变电站内设备不停产，也不会对周边居民的生活产生太大的影响，这个案例也说明了树根桩法的优点。

树根桩法是在地基中利用钻机成孔，在孔中放入钢筋及钢筋笼，并通过压力注浆管向孔中加入水泥砂浆，这样就形成小直径的钻孔灌注桩。在土中以不同的倾斜角度，采用小型钻机施工成孔，能够形成不同的竖直、倾斜的桩，进而形成直桩型或网状结构斜桩型等，更加稳定。直径多在150mm～300mm之间，且每根桩长小于30m，混凝土强度等级不应太低，主筋至少有3根。

3．3 强夯法

强夯法适用于砂土、碎石土、低饱和度粉土、杂填土等地基。而饱和软粘土，必须先将其含水量降低，然后再进行强夯。强夯法具备施工简单、加固效果良好、较为经济的优势。

强夯法指的是利用强大的夯击能力冲击变电站的地基，在地基当中产生强大的冲击波，在冲击力冲击下，夯锤能够对地基上方的土体进行冲切，使其土壤结构遭到大的破坏，以至形成夯坑，并为挤压周围土产生动力，可以有效地降低压缩性，并提高地基强度。夯锤的重量一般为10t以上，个别甚至达到40t，还应采取有效的减震措施或错开工期施工。

3．4 水泥土搅拌法

水泥土搅拌桩是用于加固饱和软黏土低地基的一种方法，它利用水泥或石灰等材料作为固化剂，通过特制而成的搅拌机械，在地基深处将软土、固化剂、浆液、粉体等进行强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理及化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的优质地基，以提高地基的强度，有效的减少地基的沉降。如广西南宁市的某110kV变电站，多处于约6m～7m厚的淤泥地质中，变电站采用水泥土搅拌法进行施工建造，并达到了较好的效果。

4 变电站内各建筑物不良地基的施工技术

(1)变电站的建筑物。所处区域的地基承载力难以满足设计要求时，地基处理方法为水泥土搅拌法、换填法及桩基法。(2)变压器和构架基础。若持力层为4.0m深，可采用换填法、扩大基底面积法等较为经济的处理方法;在4.0m以上时，可选择人工挖孔桩等桩基处理。(3)电缆沟和排水管道基础，可采用换填法。

5 结束语

综上所述，不同地质条件而导致的不良地基还有很多，变电站基础的施工技术也还有很多类型，我们需要因地制宜，制定出最合适的施工技术，这样才能保证变电站的工程质量及电力系统的稳定安全运行。

［1］许永安.浅谈变电站土建设计中的几个问题［J］.山西建筑，2011，37(7):7-9.

［2］吴家攀，何华台.变电站土建基础设计及处理技术［J］.江西建材，2011，4∶96-97.

［3］常永梅.变电站土建施工基本技术浅论［J］.电力科技，2013，(8).