摘要：工程的工程特点，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，对各种地基处理方法在变电站工程中的实用范围及特点进行了分析。
关键词：软土地基；变电站工程；地基处理
一、引言
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，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。
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。对珠三角软土地区的变电站进行调查，早期变电站 90%以上没有对软基进行处理，只有主要建筑物及构支架采用桩基础，导致变电站部分设备基础、场地电缆沟及站区构筑物沉降严重,变电站由于配电装置室设备基础发生不均匀沉降需进行基础处理，给变电站的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：换土垫层法、强夯挤淤法、石灰桩法、深层搅拌法、高压喷射注浆法、排水固结法等。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。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。由于变电站电气设备对沉降比较敏感，变电站工程的主要建构筑物及构支架设备基础一般采用桩基础处理，发生沉降的主要为站内道路、电缆沟及其它站区性构筑物，因此变电站工程软基处理的主要目的是消除场地的沉降，而并非作为建筑物及设备基础的持力层。
三、变电站软土地基处理法
3.1 换土垫层法
换土垫层法是将基础底面以下不太深的一定范围内的软弱土层挖去，然后采用中、粗砂，由于这种材料透水性强，可以改善下卧软土层的排水条件，缩短软土层的固结时间，使软土层的强度在施工期得到一定程度的提高，从而增加了地基的稳定性。并通过人工或机械进行密实处理，成为良好的人工地基。具有经济、施工简便、工期较短等特点。当变电站场地淤泥或淤泥质土的层度较薄，或者场地局部位于排洪沟和鱼塘时，可采用换土垫层法处理，换填材料应首先考虑就地取材，利用场地挖方区的土石进行换填，当基坑中有地下水或在鱼塘中时，应采用砂石和矿渣等透水材料进行换填。由于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，因此经过换土垫层法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。由于某些地区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 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。
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，在地基中奖软土和固化剂强制搅拌，利用固化剂和软件之间产生的一系列物理 - 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。深层搅拌法可在土中形成水泥土桩、格栅或地下连续墙，处理深度可达8～12m。水泥土搅拌法处理软土的固化剂宜选用强度等级为32.5级以上的普通硅酸盐水泥。水泥的掺量除块状加固时宜为被加固土质量的7%～12%外，其余宜为12%～20%。湿法的水泥浆水灰比可选用0.45～0.55。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。
相比堆载预压及真空预压法，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、工程应用
①某 220kV 变电站位于某市，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；③淤泥质土：褐色～褐黑色，软塑，饱和，平均厚度 4.87m；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。
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、结论
变电站土建工程主要是为输变电设备服务，土建工程质量的好坏直接影响变电站的安全运行。在变电站土建工程中，影响工程质量的因素除了其本身结构施工质量的好坏之外，还有就是不良地基引起基础的不均匀沉降。结合作者的工程经验，本文针对不同地质情况，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，变电站工程的软基处理设计及施工有一定的指导意义。然后采取合理的地基处理方案，从而保证软土地基处理的科学性与适用性。
地基处理方法比较表
参考文献
【1】陈晓平,黄松.软土特性研究.2005.2
【2】龚晓南.李军地基处理手册.2008.4
【3】许安.浅谈变电站土建设计中的几个问题.2016.8
论文作者:辛炳儒
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/5/15
标签：变电站论文; 预压论文; 地基论文; 场地论文; 荷载论文; 工程论文; 淤泥论文; 《基层建设》2017年第35期论文;