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摘要：伴随国家电网公司推行实行“资源节约型、环境友好型以及工业化”变电站，为了在最大限度上节省土地资源，现在选择变电站站址的时候越来越复杂。本文综合某具体事例揭示了变电站站址岩溶发育的具体状况，然后对岩溶地基的稳定性进行了定量计算并评价，最后对建筑物基础设计进行了优化改进，结果表明效果良好。
关键词：变电站；岩溶地基；地基基础处理
0.引言
在选择变电站站址的时候应该按照“变电站建设应该满足国家土地使用政策，节省用地，尽可能使用坡地、劣地、荒地，站址不可以建在已经存在矿产采空区、大型溶洞、泥石流、滑坡等地质灾害地段”[1]以及“站址选择应该综合考虑电力系统规划设计的负荷分布、网络结构、征地拆迁、城乡规划以及电力通道等各方面的要求”[2]的规定，如果碰到不利地段应该予以避开，如果确实很难避开的应该采取科学有效的措施予以处理。伴随国家电网公司推行实行“资源节约型、环境友好型以及工业化”变电站，为了在最大限度上节省土地资源，现在选择变电站站址的时候越来越复杂[3]。本文综合某具体事例进行了岩溶地基稳定性评价，明确了变电站站址地基岩溶的发育情况，对建筑物基础设计进行了优化改进，结果表明效果良好。
1.变电站站址岩溶发育状况
在对变电站施工图实施勘测的时候就发现该区域有岩溶洞穴。如表1所示为钻探勘测统计结果。
对上表的内容进行综合分析可以看出，本场地岩溶发育有以下几个方面的条件：
（1）岩性条件。该变电站位置主要分布着中厚层～厚层灰岩，都是可溶岩层。
（2）构造条件。节理和层理裂隙已经发育，并且部分灰岩中存在岩浆侵入现象，说明这个位置为一接触带，并且接触带岩石非常破碎，溶蚀裂隙发育。
（3）地下水条件。变电站场地下部岩层以及接触带存在溶隙承压水，进行岩石钻进的时候发现钻孔之间出现了串水现象，这说明地下水活动比较强烈，同时地下水含量较多，测试结果表明该层地下水静止水位大约在1.6～2.1 m范围。
综合分析表明，变电站站址场地岩溶发育程度在很大程度上受到接触带的影响，位于接触带周围的岩石相对来说比较破碎，且地下水活动程度较高，岩溶发育强烈；而和接触带距离较远的岩溶发育相对不是很强烈。岩溶发育对于变电站的建设来说十分不利，但是由于多方面综合因素的影响，无法更换变电站地址，只能是在此基础上实施地基处理。
2.岩溶地基稳定性评价
2.1土洞形成可能性分析
综合考虑该地区相关工程实践经验，对于老粘性土层而言通常不易形成土洞。
在本变电站场地中，编号为④的地层其粉质粘土直接覆盖在灰岩表面，且在该地段地下水活动基本上不会对土层造成很大的侵蚀作用，通常不容易形成土洞；编号为⑤的地层主要分布着软土，在整个勘探过程中都没有发现存在土洞；在完成工程建设之后，如果在站址场地周围进行地下水的大量开采，或者因为人类其他活动等各方面的影响导致站址场地地下水活动程度增加，那么很有可能形成土洞甚至出现土洞塌陷的可能。所以，为了避免上述问题的出现，在工程设计的时候采用了如下的措施予以处理：针对第⑤层软土分布的地段实施高压喷射注浆法，对软土层起到加固的作用，以降低形成土洞以及出现土洞塌陷的概率。
2.2溶洞顶板稳定性定性评价
结合已经查明的地质条件对于溶洞稳定性影响的各方面因素实施了分析比较，如表2所示为得到的各种因素对于地基稳定性的影响。
通过上面的综合比较分析可以看出：该变电站场地虽然是一接触带，但是在建筑物建成之后的使用期间内其溶洞继续发展速度是非常缓慢的，且影响场地溶洞顶板稳定性的关键因素在于建筑物荷载大小、洞体形态以及埋藏条件、岩层厚度以及顶板情况等因素。基于此可以判断本站址场地岩溶分布地基是一个较为稳定的地基。
2.3溶洞顶板稳定性定量评价
本变电站场地岩溶顶板主要是中厚层-厚层状灰岩，且具有很高的强度，结合相关准则可以按照顶板跨中有裂缝以及顶板两端支座处岩石完整坚固情况来考虑，验算顶板稳定性需要符合下述抗弯强度验算以及抗剪强度验算。
下式为悬臂梁计算公式：
式中：l表示溶洞跨度；M表示弯矩；H表示顶板岩层厚度；p表示顶板所承受的总荷重，其中由三部分构成，分别为岩体的自身重量、顶板上面覆盖的土层重量以及顶板上面的附加荷载； S = Rb/12，表示石灰岩其计算抗剪强度；σ = Rb/8，表示石灰岩其计算抗弯强度；Rb表示许可的抗压强度；fs表示支座位置的剪力；b表示梁板其宽度大小。
根据最不好的情况组合进行考虑，以334～337号钻孔溶洞作为例子。取l=10 m，b=10 m，H=10m，另外顶板上面建筑物的附加荷载大小取130 kN/m2，灰岩容重大小取27.4 kN/m3，土体容重大小取19.5 kN/m3，允许抗压强度大小取50 MPa，土层厚度大小取10 m，将这些数据代入公式中可以计算得到：
对于其他溶洞地段而言，因为基础底面以下的土层厚度是独立基础宽度的3倍还多，且本工程针对软土实施了加固处理，则在使用的时候很难形成土洞，因此没有考虑岩溶对地基稳定性影响；针对那些较小的溶洞如果采取筏板基础，既能够起到跨越作用，也可以保证岩溶地基的稳定性。对本变电站场地的第⑤层软土地段实施高压喷射注浆处理，以降低形成土洞以及发生土洞塌陷的概率。
3.基础设计
本实例中的综合配电楼是一个3层的钢筋混凝土框架结构，每一根柱脚的轴力大小大概在3000 kN左右，采取的是钢筋混凝土筏板基础，天然地基，其中筏板的厚度是400 mm，沿着横向和纵向轴线来安排肋梁，第②层或第③层粉质粘土为基础的持力层，针对第⑤层软土实施高压喷射注浆法进行处理，起到加固的作用，经过处理之后第⑤层压缩模量超过了7 MPa，承载力超过了150 kPa。主变压器采取的是钢筋混凝土筏板基础，天然地基，单台变压器其重量大约为2400 kN。变电构架采取的是钢筋混凝土独立基础，天然地基。通过PMCA实施平面建模，再结合SATWE-8来计算器上部结构，利用JCCAD实施基础分析以及地基变形计算，采取STAAD/CHINA实施钢结构的计算。经过详细的计算之后发现地基基础的承载力能够达到相关要求，平均筏板基础沉降量大约是20 mm，最大值倾斜是 0.000581 mm，独立基础其最大沉降量是12.8 mm，都能够达到相关规范要求。
4.结束语
伴随国家电网公司推行实行“资源节约型、环境友好型以及工业化”变电站，为了在最大限度上节省土地资源，现在选择变电站站址的时候越来越复杂。本文结合某具体事例探讨了变电站岩溶地基的勘察设计与地基基础处理。该变电站运行之后从现场监测到的数据表明该变电站的所有运行指标都非常稳定。实践表明：在岩溶发育的灰岩地基上面只要采取适当的措施还是可以修建变电站的。
参考文献：
[1] 刘会武, 李芝军, 陈卫兵. 变电站岩溶地基的勘察设计与地基基础处理[J]. 能源技术经济, 2010, 22(3):45-49.
[2] 尚义敏, 李芝军, 彭斌. 湖北黄石220 kV向家咀变电站岩溶地基稳定性分析及处理方案研究[J]. 资源环境与工程, 2009, 23(z2):91-94.
[3] 张义. 论变电站岩溶地基基础的处理以及设计中应注意问题[J]. 地球, 2013(11).
论文作者:邹跃辉
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/8/3
标签：岩溶论文; 变电站论文; 地基论文; 顶板论文; 溶洞论文; 稳定性论文; 场地论文; 《基层建设》2016年9期论文;