软弱地基变电站沉降问题的分析与处理
软弱地基变电站沉降问题的分析与处理,主要针对地基变电站沉降问题进行论述，欢迎大家借鉴哦!
摘 要：软弱地基是指由高压缩性土层构成的地基，在沿海主要是指淤泥层构成的地基.其特点是淤泥层厚度大、压缩性大、承载力低、渗透性小.性能极差。沿海软弱地基还有另一特点，即地势普遍较低，为满足变电站的防洪要求，填方厚度可达数米。本文对软弱地基沉降特点及常见沉降问题进行了分析，介绍了地基沉降的处理。
关键词：软弱地基;变电站沉降;处理
随着社会经济的发展，土地资源日益减少，越来越多的滩涂、低洼地带被开发利用。变电站也“被迫”落户在这些以往不宜建站的地区。随之而来的是软弱地基的通病――基础沉降问题日益突出，给变电站的安全运行带来影响。
一、软弱地基沉降特点及分析
软弱地基沉降量通常由3部分组成。一是由基础上部荷载引起的地基沉降;二是填方不密实， 由填方层压缩挤密引起的沉降。下面分别分析这2种沉降。
1.基础上部荷载引起的沉降。上部荷载引起的沉降量大小与附加应力值、作用面积、压缩层厚度、土的压缩模量等因素有关。其中，荷载的作用面积对沉降量影响很大。
2.填方层沉降。场地填土一般采用矿渣(又称塘渣)，组成成分主要是块石，夹杂少量的碎石和粘土。其特性是粒径较大、级配不良。如果控制好粒径和级配，分层压实，压实系数可以达到0.94以上，达到地基基础设计规范的要求值。但在实际工程中，填方质量却得不到有效的控制，特别是大厚度的填方。因此，填方层的沉降也是沉降量中不可忽视的一部分。矿渣填方层的性能与碎石土类似，压缩性小，由此，填方不密实引起的沉降一般发生得较快。但填方层均匀性差，易受外部条件影响。特别是在经过几场大雨的冲刷后，经常可以发现场地的沉降量会突然加大，原本平整的场地变得凹凸不平，这就是由填方不密实和不均匀引起的沉降。变电站的施工工期为一年左右，按低压缩性土考虑，填方不密实引起的沉降完成量可达50% ～80%左右，剩余的沉降量一般较小。
二、常见沉降原因分析
1.工程概况
某220vk变电站竣工并正式送电投入运行。经过大约两个月以后， 架构区部分支架杆出现了倾斜及不均匀沉降现象， 倾斜为低支架向高架构方向倾斜的居多， 沉降量为5 mm一50mm不等。沉降量和沉降差超出了设计值， 且沉降变形在加剧， 影响着变电站的安全稳定运行。
2.原因分析
该220kv变电站坐落于蓄滞洪区内， 为满足防洪规范关于2 2 0 vk 变电站的设计标高应满足抵御百年一遇洪水的要求， 该场地进行了约3.10 m 的人工填土。人工填土根据其组成和成因， 可分为素填土、杂填土和充填土， 本工程属于素填土。经过认真细致的分析， 造成上述现象的原因主要有以下几点。
(1)人工填土的不均匀性。人工填土由于其组成成分复杂， 回填方法的随意性， 其厚度差别又较大， 填土的组成物质复杂， 所以人工填土一般都不均匀。而本工程的高架构基础坐落在老土层上， 而设备支架基础未坐落在回填土层， 深、浅基础底标高相差l.80 m。在高架构基础施工时， 把原来的回填土开挖到老土层， 待基础施工养护完毕重新回填夯实到浅基础底标高以下500mm， 再回填土石屑到支架基础垫层底标高。设备支架则是坐落在新填土上。同时深浅基础之间回填土、消防管道、上下水管道、接地线等开挖后回填不够密实。
(2)人工续土的湿陷性。人工填土由于天然结构被破坏， 土质疏松， 孔隙率较高， 特别是气候较干燥和地下水较低的地区， 土在搬运和回填过程中因蒸发量大， 土中含水量大为降低， 在自重作用下得不到压实， 一旦侵水， 即具有强湿陷性， 这在厚度较大的含粘性土的素填土中尤为突出。
(3)人工填土的抗剪强度低， 压缩性高。人工填土由于土质疏松， 密度差、抗剪强度小之承载力低。其压缩性与相同干密度的天然土相比要高的多， 尤其是随着土中含水量的增加， 压缩性会急剧增大。这在含粘性土的素填土中更为明显。
(4)局部雨水聚积。该站的架构区曾清除原设计表层的一步回填土20 cm， 换填碎石进行硬化处理， 造成架构区内雨水聚积不能外排，同时高架构下回填土石屑的渗透性很强， 这些都加速了人工填土的土体结构破坏。
三、地基沉降的处理
1.软弱地基的沉降。可以从两个方面着手解决：一是控制沉降量;二是控制沉降差。控制沉降量可采用桩基、地基处理，或两种方法的结合。在控制沉降量的同时，需同时考虑沉降差的`控制。在可预见的沉降差异处，实际工程中可以通过设置沉降缝、伸缩结、预留电缆长度等方法来减小沉降差异的危害。当在填方区采用桩基处理时，要充分考虑桩周负摩擦力的影响。桩型尽可能采用摩擦桩，因摩擦桩本身有一定的沉降量，可以减小沉降差异，这可从很多工程中看出来。同时，采用摩擦桩可以减小桩周负摩擦力，对桩基承载力和桩身稳定性有利。一些工程设计方案采用水泥土搅拌桩处理建筑物、构支架及设备基础，处理深度为10～18 m左右。水泥土搅拌桩处理后形成的复合地基以及下卧层还会有一定的沉降量，故可以控制与未处理部分的沉降差。这种方案沉降差异较小，但由于处理深度较浅，沉降量比采用桩基时大。该方案的优点是费用较低、工期较短，很适合于场地填方厚度较小(一般在1 m以下)的情况。填方厚度较厚时，则总体沉降量过大，对工程很不利。
由于水泥土搅拌桩的施工质量难以控制，现在已很少使用。当场地填土达到2～3 m时，不仅最终沉降量大得惊人，地基的承载力也成为问题。这时，就需要采用全场地基处理方法来控制沉降量和提高地基承载力。由于地基承载力提高有限，厂房及较重的设备基础往往还需采用桩基补充处理。目前采用较多的全场地基处理方法有砂井(或塑料排水带)堆载预压，工期约6个月。如采用真空预压或真空、堆载联合预压，工期可缩短为3个月左右，但费用较高。采用预压法，可以使大量的沉降量在预压过程完成，从而控制变电站投运后的沉降量和沉降差，确保工程安全。在条件许可的情况下，尽可能采用超载预压来提高预压效果。采用全场预压是彻底解决变电站填方沉降的一种有效方法，在资金和工期许可的情况下可以优先考虑。特别是在填方厚度不均匀的靠山地带，采用其他方法很难控制沉降差异。采用预压法时应注意控制预压时间和固结度，否则，将造成工程建成后沉降的快速发展，引起上述的工程问题。
2.室内地坪与厂房基础的沉降差。当厂房基础采用地基处理方法，室内地坪应同时采取地基处理方法，并适当配筋。如厂房基础采用桩基础时，室内地坪需采用架空层或钢筋混凝土梁板结构，将荷载传到厂房基础上。目前，有些地区普遍采用底层架空结构，该方法的另一优点是可以减少厂房的填方量，相应减小由此引起的附加荷载，这对控制厂房的沉降量相当有利。对单一的独立基础，应严格控制偏心距。竖向荷载较大的基础(如主变基础)应设计成中心受压。构架基础宜考虑长期运行的弯矩，设计成不对称形式，使正常运行状态下基底处于中心受力状态，既可防止沉降差，又可减小基底面积。
总之，软弱地基在附加荷载作用下的沉降量大，沉降完成的时间长，往往在工程建成几年后达到影响变电站安全运行的临界值。当场地有填方， 特别是大面积填方时，软弱层的沉降量相当大，是引起沉降大的主要因素。软弱地基对偏心受力敏感，应加以避免，采用全场地基处理是解决大厚度场地填方沉降问题的有效方法。
参考文献
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[2] JGJ70―2002、J220―2002，建筑地基处理技术规范[S].
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