浅谈广西110kV某变电站地基处理方案

1、浅谈广西110kV某变电站地基处理方案摘要：通过对膨胀土地基特性的研究，分析了广西110kV某变电站在土建设计过程中采用的膨胀土地基处理方案，并提出了膨胀土地区变电站土建设计的要求。关键词：变电站； 地基； 膨胀土； 处理方案1. 前言 变电站设计中，地基处理占据相当重要的地位，地基处理的有效性将直接关系到变电站能否实施建设、能否为变电站的安全运行提供保障的关键。膨胀土地基危害极大，轻则造成建筑物开裂、倾斜等，重则造成建构筑物倒塌而导致严重后果。本文以广西百色地区某110kV变电站为例，介绍该变电站在膨胀土地基处理的过程中采取的相应措施，并取得了良好的效果。 2. 工程概况及地质条件 本变电站

2、工程总占地面积为12400m2，总建筑面积692 m2，场地内建设有110kV及35kV户外配电装置、主控楼、高压配电室、主变压器、电容器及其他附属建（构）筑物等。 根据地质部门提供的资料：该变电站站址地基土主要为紫红、灰白色花斑状粘土及第三系半成岩（泥岩），站址南部地下水埋藏深，含水率随季节变化大，旱季失水时地表出现裂缝，裂缝延伸长约0.5m2.0m，深约0.1m0.2m，宽约2mm10mm，雨季时裂缝闭合。地基土层分布如下：耕表土层，松散状，分布于站址内原状土表面，在场地平整前已清除。粘土层：硬塑状，力学强度较高，为强胀缩土，整个站址均有分布。全风化泥岩层：上层已风化成可塑粘土状，下层风化

3、硬塑粘土状，均为强胀缩土。其次为强风化泥岩层及中等风化泥岩层，该层力学强度高，厚度及埋深较大，为场地建（构）筑物地基持力层的良好下卧层，并可作为建（构）筑物桩基持力层。根据膨胀土地区技术规程，该变电站场地属于膨胀土一类场地，地基的胀缩等级为V级。大气影响深度为8.0m，大气影响急剧层深度为3.0m3.6m。 3. 地基处理方案研究 针对上述膨胀土地基，结合关于膨胀土勘察设计的国家及广西标准，对变电站膨胀土地基处理采用了以下方法：换土、砂垫层、改善土质特性、地基的防水保湿等。 3.1 总图设计方案： 总图设计主要包括场地平整、挡护工程、道路设计、站区排水方案设计等方面。1）场地平整：变电站竖向布

4、置采用平坡式按0.5%坡度找坡，场地平整后形成半挖半填的场地，膨胀土完全外露，该变电站填土且场地填料主要以挖方区挖出的粘土层及全风化泥岩层作为填料，这些填料土层均具有强膨胀性，回填土施工时，必须对填料进行膨胀土改良处理。填土时在填料中掺入了8%的生石灰，拌合均匀后分层回填压实。待变电站建构筑物施工完成后，对整个场地采取“包盖法”处理，即在建构筑物基槽土内掺入20%碎石及8%生石灰拌合均匀后，覆盖于站区表层。2）站区支挡工程：变电站填方区最大填土深度达3.5m，按照规范，挡土墙高度大于3m，对于强膨胀土地区不适宜，故考虑采用土工格栅、抗滑桩及绿色植被护坡等综合处理措施。按照膨胀土地区设计规范，抗

5、滑桩基础埋深不小于6m，土工格栅每层间距及长度按计算确定。抗滑桩及其连梁后设置砂卵石排水层，确保变电站内土层排水畅通。3）站区道路设计：首先对路基以下1m深度内的土层掺入生石灰对膨胀土进行改良处理，并分层压实，在改良的填土层中铺设一道三向土工格栅，上设卵石层排水；另外在改良的土层内铺设一道土工膜，减少地面水向地基渗透及地基水分向大气蒸发。最后在夯实的土基上铺设道路的上基层及面层，道路路面应每隔4m设置一道缩缝，缝内灌填隔水柔性材料。对于需设置路肩的进站道路，路面两侧路肩宽度宜为1.5m。 4）站区排水设计：由于膨胀土于具有吸水膨胀，失水收缩的特性，故变电站排水系统应多设雨水收集井，两井之间管道

6、的距离不宜过长；另外在管道末端及管沿线分段检查处，设置检漏井，井内设置深度不小于300mm的集水坑，使积水能够及时发现及排除，保证站内排水顺畅。本变电站排水管道及附属的排水检查井等构筑物，全部敷设在砂垫层上；管道接口均采用柔性材料连接，管道与孔洞间缝隙采用不透水的柔性材料填塞。 3.2 围护结构设计方案： 变电站围护结构即为四周围墙，围墙采用砖砌体结构，膨胀土对该种轻型结构亦产生影响，故在围墙设计中采取以下措施。1）砂垫层处理基础：围墙基础采用素混凝土现浇，基础底及基础内侧均铺设300mm厚掺入碎石的砂垫层，调节膨胀土对基础的影响。2）设置墙体构造柱、圈梁及宽散水：围墙每隔5m设置一道砖砌构造

7、柱，并在围墙基础顶设置钢筋混凝土圈梁一道。为了避免场地雨水下渗对围墙基础造成影响，考虑在围墙内侧及外侧均设置2m宽的素混凝土散水，避免雨水在基础处下渗。围墙砖砌体每隔10m设一道变形缝，变形缝伸直基础底，缝内填塞柔性材料。3）围墙转角处切角处理：在围墙直角转弯处，受填土区应力集中的影响，围墙转角处亦出现拉裂现象，因此将围墙直角转弯改为切角，并在切角处设置钢筋混凝土构造柱，以减少应力集中的影响。 3.3 建（构）筑物基础设计方案： 变电站主要建筑物包括主控楼及配电室，构筑物包括各级户外配电装置的构架、支架、主变压器、电容器等。1）建筑物设计：变电站建筑物均采用框架结构，基础采用人工挖孔桩基础，桩

8、端置于风化岩层以内，基础埋深必须置于大气影响深度以下，且在桩基承台底铺设300mm厚中粗砂垫层，承台四周及建筑物室内回填土内均需掺入一定量碎石及生石灰拌合均匀后再回填。建筑物四周采用2m宽散水，散水厚度不得小于100mm，面层混凝土强度采用C15，底部增设至少120mm厚的碎石垫层。建筑物上部结构设计参照广西膨胀土地区建筑勘察设计施工技术规程进行。2）构筑物基础设计：变电站构架、支架均为独立式基础形式，考虑采用人工挖孔桩基础处理，桩基承台底铺设300mm厚中粗砂垫层，承台四周及建筑物室内回填土内均需掺入一定量碎石及生石灰拌合均匀后再回填。主变压器、电容器均为成套设备，采用的是大板式基础，应根据

9、设备重量结合地质条件综合计算采用的人工挖孔桩数量。对于主变压器及电容器四周均设置宽散水，并在桩基承台底部、主变油坑底部、散水底部等与膨胀土直接接触的位置均设置中粗砂垫层，以减弱膨胀土对构筑物的影响。 4. 建（构）筑物设计要求 在上述建筑物基础的设计过程中，除需进行地基承载力计算外，建筑物地基还应按变形控制设计及验算地基的稳定性，并选择有代表性的建筑物设置变形观测点，从施工开始就进行变形观测，竣工后，移交使用单位继续观测。 5. 结语 上述110kV变电站采取了以上地基处理措施后，经历了旱季及雨季的交替，目前变电站内未发现地面裂缝、墙体开裂、设备基础沉降等一些由于膨胀土地基而产生的不良影响，变形观测亦未见任何异常。 综上所述，膨胀土地基危害极大，处理工程量大，处理工序复杂，因此，在进行变电站厂址选择时应尽量避免选择地基土膨胀等级高的区域。对于膨胀土地区，不宜选用未经整理的坡脊、坡腰、冲沟等多面临坡的场地，首先选择地形平缓、地势较低、场地高差小等一面临坡的场地。当然，膨胀土地基处理方案在各种类型的工程建设实施过程中正不断地探索及改进着，相信对该种类型的地基处理将会朝着简单且节省投资的方向发展，为更多的工程建设项目带来更大的收益。 参考文献： 【1】中华人民共和国国家标准膨胀土