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摘要：变电站工程的工程特点，根据作者的工程实践经验，提出了针对不同地质情况，场地条件，建设工期等情况下的软基处理方法，本文就以某工程实例针对电站工程软土地基的方法行研究。
关键词：软土地基；地基处理；变电站工程
一、引言
某地区软土主要由西江、北江、东江在珠江口受内海岸浪流及潮汐水动力作用逐渐淤积而成，属于第四纪沉积物，厚度约为 10m，土层多为含水丰富的淤泥、淤泥质黏土及粉细砂。具有高含水量、高压缩性、渗透性低、抗剪强度低、显著的灵敏性与流变性等特点，软土地基的性质因地而异，因层而异，不可预见性大，给工程设计与施工带来了很大的困难。
在变电站工程设计中，地基的处理是一个重要组成部分，由于经济的高速发展，用地越来越紧张，变电站站址选择余地越来越少，软土地基的变电站越来越多，地基不均匀沉降问题越来越突出。对于处在回填区的新建变电站，地基历经雨季、旱季的时间考验之后，都会出现不同程度的沉降。沉降的幅度依据土壤的特性、设计施工的质量、承载的大小及自然气候变化情况而变化。如果不重视这些问题，安全运营带来严重的威胁。因此，解决变电站软土地基沉降问题是设计单位重点研究的问题之一。
二、软基处理方法
传统的软土地基处理方法主要有：排水固结法、强夯挤淤法、石灰桩法、深层搅拌法、高压喷射注浆法、换土垫层法等。其中，排水固结又包括堆载预压法、超载预压法、真空预压法、真空联合堆载预压法、降低地下水位法、电渗法。
作为工程设计人员应根据工程的特点、地质情况与上部结构的荷载情况等因素确定合理的软基处理方法，保证工程的安全性与经济性。软土主要是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。受到地形条件的限制，站址部分或全部坐落在水田或水塘中，而田中的淤泥属于软弱地基。不良地基由于承载力小，容易使地基上部结构产生不均匀沉降，而变电站的构筑物虽然结构独立，但是通过电力设备和管线相连，如果地基产生不均匀沉降，不仅造成建筑物本身结构被破坏，还会引起电力设备和管线的变形，导致电力安全事故的发生。针对变电站工程的工程特点及工程经验，对几种软基处理方法的应用进行了分析与介绍。
三、浅谈变电站软土地基处理方法
3.1 强夯法
强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与黏性土、湿陷性黄土、杂填土和素填土等地基。对高饱和度的粉土与黏性土等地基，当采用在夯坑内回填块石、碎石或其他粗颗粒材料进行强夯置换时，应通过现场试验确定其适用性。强夯施工前，应在施工现场选取一个或几个有代表性的试验区，进行试夯或试验性施工。试验区数量应根据建筑场地复杂程度、建设规模及建筑类型确定。强夯的单位夯击能量，应根据地基土类别、结构类型荷载大小和要求处理的深度等综合考虑，并通过现场试夯确定。在一般情况下，对于粗颗粒土可取1000～3000kN?m/m2，细颗粒土可取1500～4000kN?m/m2。变电站建筑物大部分为单层或者两层的建筑，对地基承载力要求不高，处理后可建构筑物及设备基础可采用天然地基。
3.2 堆载预压法
堆载预压法指在地基表面分级堆土或其他荷载，使地基土压实、沉降、固结，从而提高地基强度和减少地基沉降量的一种方法。根据《变电站总布置设计技术规程》 要求，220kV 枢纽变电站及 220kV 以上电压等级的变电站站区场地设计标高应高于频率为 1%（重现期）的洪水位或历史最高内涝水位。由于变电站站址原始地形标高较低，清除表土后并考虑堆载预压的沉降，需对场地购土（砂）进行回填 4m 左右，方可达到设计标高。
由于场地需要进行回填，4m 土或者砂的自重能对场地产生约 80kPa 的荷载作用，根据场地的实际情况，可以考虑继续增加 2m 的超载堆水或 1m 的超载填土，使得堆载预压总的荷载达到 100kPa。由于总的荷载远大于下部淤泥层的承载力特征值，需要根据地基土的强度增加进行分级加载，预计总的工期为 6 个月，包括 1 个月（施工准备、插打排水板及施工排水沟）、3 个月分级加载时间与 2 个月的恒载。由于堆载预压会对周围土体产生剪切、隆起等破坏作用，如场地周围存在建构筑物，需采用措施避免对周围建构筑物的破坏，例如水泥土搅拌桩围幕等。
3.3 地基土体卸载法
某500kV变电站工程在投运前发现主变压器基础与散热器基础产生不均匀沉降，导致设备受损，如果处理不当，将严重影响本地区2002年夏季的正常供电。为使500kV变电站在拟定时间内投入运行，经多方案比选，采用了“地基土体卸载法”对地基基础进行加固处理，收到了安全、经济、快捷的效果，值得同类型基础设计借鉴。
3.4 水泥土搅拌桩法
水泥土搅拌法是利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，就地将（浆液或粉体，其中浆液适用于深层搅拌法；粉体适用于粉体喷搅法）软土和固化剂强制搅拌，使软土硬结成具有一定整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基承载力和减小沉降量及其他特征变形，并将其作为基坑的防渗帷幕、重力式挡土墙。当变电站的用地面积较小时，如 220kV 户内变电站、110kV变电站等，由于站内道路、电缆沟等站区构筑物等所占面积较小，不适合使用堆载预压或者真空预压，则可对站内道路、电缆沟等站区构筑物等区域采用水泥土搅拌桩处理地基，配电装置楼及构支架设备基础采用桩基础。
水泥土搅拌桩法具有施工简单、适用范围广、对周边环境无影响、施工周期短等特点。
四、变电工程应用
某 220kV 变电站位某市，场地地层分布从上至下分别为：①素填土：褐黄色～褐色，松散，湿，以粉质黏土为主为人工自然堆填，平均厚度 2.7m；②淤泥：褐色～褐黑色，流塑，饱和，局部夹薄层粉细砂，含植物腐殖质等有机质及白色贝壳碎屑，有臭味，平均厚度 4.57m；④细中砂（Q4mc）：褐色～褐黄色灰色，饱和，松散～稍密，石英质，级配不良，含少量贝壳残片，海陆交互相，平均厚度 5.29m；⑤淤泥质土：褐色～褐黑色，软塑，饱和，平均厚度 5.12m；⑥卵石（Q4mc）：褐黄色，饱和，密实，以粉砂质砂岩为主。
本工程总软弱土层的平均厚度约为 16.6m，如不进行处理，后期场地会出现不均匀沉降，影响变电站的安全运行。本站原始地面标高为 2.48m，站址 100a一遇最高洪水位的设计标高为 7.01m，需填高 4.53m方可达到设计标高。结合本工程的特点，设计采用塑料排水板 + 堆载预压处理地基，塑料排水板的间距为0.9m×0.9m，插入深度为 16m，初步计算堆载预压后场地的最终沉降量为 0.8m，荷载分 3 阶段完成，每级荷载分别为 1.2m、2.0m 和 2.13m，填土产生的预压荷载约为100kPa，总的施工周期为 5 个月。经对监测结果进行分析，场地平均沉降量为 600mm，平均固结度达到 92%，满足设计要求，取得了良好的效果。
五、结束语
结合作者的工程经验，针对不同地质情况，场地条件，建设工期等情况，提出了几种针对变电站工程的软基处理方法，并对提出的处理方法的适用范围、优缺点进行比较分析（见表 1），对软基处理设计及施工有一定的指导意义。
表 1 地基处理方法比较表
参考文献
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[2]龚丽南.地基处理手册.中国建筑工业.2005.15
[3]田个存，胡芝福.排水固结法加固软土地基综述.2015.5
[4]赵霄剑.排水固结法在软土地基中的应用
论文作者:陈冠
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/2/28
标签：地基论文; 变电站论文; 预压论文; 工程论文; 荷载论文; 场地论文; 标高论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;