摘要：本文从重庆山区地基具有多种不良地质条件出发，以变电站基础设计是变电站设计优化的重点，分析了山区变电站可能产生的各种基础沉降不均匀的现象，根据各种不良地质条件提出了相应的基础设计方案，探讨了合理的基础形式，以控地基不均匀沉降，为设计、施工提供相应对策。
关键词：变电站；地基基础；不均匀沉降；地基处理
1变电站存在不良地基的原因和影响
在工程中，以下几种变电站站址比较容易出现不良地基：1）变电站选址在坡底的冲积平地，表面比较平整，但是由于平地形成年限不长，并受到山水的侵蚀，容易出现软弱地基。2）由于变电站站址经常选择在地形平坦地区，站址区上部经常覆盖冲积层，且有很厚的淤泥层，当建筑物采用天然基础时，不管是软土还是硬土，虽都能满足承载力的要求，但因为软土存在压缩性，硬土（风化岩土）基本不具压缩性，所以会出现地基的不均匀沉降，导致建筑物产生楼板开裂、墙体产生裂缝等现象。3）站址所处的地形高差较大，经过挖填平衡后，填土较深，同时填土部分面积大且不规则，虽然在三通一平过程中表面部分被碾压，但是由于施工工期短，并未全部压实或产生预沉降。4）受到地形条件的限制，站址部分或全部坐落在水田中，而田中的淤泥属于软弱地基。
总之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。地基的过量变形还将使建筑物损坏或影响其使用功能，而高压缩性土、膨胀土、湿陷性黄土及软硬不均匀等不良地基上的建筑物，都是基础设计中必须认真考虑的问题。
2加强变电站地基与基础的措施
2.1从改善基础上部结构入手
1）变电站内建筑物的体型应尽量简单
设计站内建筑物时，应力求避免平面形状复杂和立面高差悬殊的体型。平面形状复杂的建筑物，如工字形、T形、L形等，在其纵横单元相接处，因基础密集，地基中的应力重叠，沉降往往很大。建于软弱地基上的建筑物，平面更应力求简单。立面有高差的建筑，在高低相接处因地基上的荷载突变，会因不均匀沉降而产生裂缝，这在软土地基上更为常见，应尽量避免。
2）设置沉降缝或连接廊
设置沉降缝是减少地基不均匀沉降对建筑物危害的有效办法。如不均匀沉降较大，且使用上又不容许设置过宽的沉降缝时，可将建筑物分为若干单独部分、互隔一定距离，另用自由沉降的构件联系，如用连接廊连接各单元，或在两端用悬挑结构连接等。
3）合理安排站内建筑物间的距离
建筑物作用与地基的荷载，不仅使建筑物下面的土层受到压缩，而且使周围一定范围内的土层也受到其基底压力扩散的影响而产生压缩变形，这种影响随距离的增加而减小。如两建筑物距离过近，两地基又比较软弱时，就可能产生附加沉降，使建筑物发生倾斜或开裂。
为了减少建筑物的相互影响，应使建筑物相隔一定的距离。当在软弱地基上建造相邻建筑，或在已有建筑物旁建造房屋或构筑物，其间距应符合这些规定。见（表1）
表1 软弱地基相邻建筑的间隔距离（m）
注：①表中L为房屋长度或沉降缝分割的单元长度（m）；
h为自基础底面起算的房屋高度（m）。
②当被影响建筑的长高比为1.5＜L／h＜2.0时，其间隔距离可适当缩小。
4）控制建筑物的长高比
长高比L/h是建筑物总长度L与由基底算起的总高度h之比，它是决定砖石结构房屋刚度的一个主要因素。L/h越小，建筑物的刚度就越好，调整地基不均匀边形的能力就越大。三层和三层以上的房屋，L/h宜小于或等于2.5，当L/h超过2.5时，为减少不均匀沉降带来的不利影响，房屋的纵墙应尽量做到不转折或少转折，内横墙间距不要过大，必要时应适当加强基础。如经计算，房屋预估沉降量在12㎝以下时，一般情况下长高比可不受限制。
5）合理布置横墙
一般房屋纵向刚度较弱，所以纵墙应尽可能避免转折、中断或开洞过大，以免削弱纵墙刚度。但横墙能加强房屋的整体刚度和调整内外墙间的不均匀沉降。横墙间距小，建筑物的整体刚度大，可调整建筑物的不均匀沉降，所以内横墙间距不宜过大。纵横墙之间也要注意整体连接，加强整体性。
6）设置地下室或半地下室
设置地下室或半地下室是减少建筑物沉降的有效措施。对于上部土层较差而要将基础深埋的房屋，通过挖除土层能抵消一部分由建筑物荷载引起的压力，从而可减少沉降。如能在建筑物的重、高部分下面设地下室或半地下室，就可以起到调整各部分差异沉降的作用。室内过厚的填土会增加建筑物的沉降量，所以用架空地板代替室内回填土，也可减少沉降。
7）调整荷载和减少自重
对高差较大或荷载差异较大的建筑物，应合理布置重、高部分的位置，以调整不均匀沉降。上部结构自重和基础重约占总荷载的40~75%，为减少沉降，应尽量减少结构自重。如采用预应力钢筋混凝土结构、轻钢结构、轻质墙板等。
8）设置圈梁
在墙体内设置钢筋混凝土圈梁或钢筋砖圈梁，可增强建筑物的整体性，防止或减少因基础沉降不均匀出现的裂缝。在地震区还可以起到抗震作用。
2.2从加强与改善地基及基础入手
对于利用填土作为建筑物地基，必须考虑到地基的稳定、变形、强度三方面的问题。首先利用挡土结构保证填土层在建筑物和填土自重下的稳定性，才能考虑填土层的变形和强度。变形和强度取决于填土的压实程度和下卧层的压缩性，以及填土和下卧层的强度。填土的填料一般根据工程特点和压实填土层底面下土的性质，因地制宜，就地取材。重庆地区大量采用以级配良好的砂土、碎石土、砂石或性能稳定的工业废料。当以硕石、卵石或块石作为填料时，分层夯实的最大粒径不宜大于400mm，分层压实的粒径不易大于200mm。压实填土的质量控制详见表2
表2 压实填土的质量控制
基础的沉降量决定于土层所受的压力、土的压缩性、土层分布情况以及基础的形状、大小等。根据实际情况，加强或改善基础本身，也是减少基础沉降的办法。
结语
在以往变电站建筑工程施工中，由于填土层处理不好，常常出现建筑物和地坪开裂事故，所以要特别重视对变电站填土地基的处理。我们要认识到科学设计、如何从各种地质条件下经济合理地做好基础工程设计与地基处理，这是每一个结构设计人员都应该重视的。作为施工单位应该合理控制工期、掌握正确的施工方法，才能保证工程的质量，避免发生事故，而完成这些工作需要设计工作者和施工单位共同努力，密切配合。
参考文献：
[1]国振喜.建筑地基基础设计手册［M］.北京：机械工业出版社．
[2]周祖训.谈变电站土建工程的基础处理［J］.工程建设与设计，2004（8）
论文作者:杨敬
论文发表刊物:《河南电力》2018年13期
论文发表时间:2018/12/26
标签：地基论文; 建筑物论文; 基础论文; 变电站论文; 土层论文; 不均匀论文; 荷载论文; 《河南电力》2018年13期论文;