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[摘要]在变电站站址的选择中，应严格遵循"不得将站址建设在已有滑坡、泥石流、大型溶洞或矿产采空区等地质灾害地段，站址选择应根据电力系统规划设计的网络结构的规定，对于不利地段应首先提出避开要求，当实在无法避开时，则应当采取有效的处理措施与方法。本文结合某变电站在岩溶发育地基上成功建站的工程实例，就变电站在岩溶地基基础处理及设计上应注意的各方面问题进行了分析与探讨。
[关键词]变电站 岩溶地基 基础处理 设计
[中图分类号] TU472 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-11-196-2
岩溶是指可溶性岩层，主要包括了硫酸类岩、石灰岩、白云岩以及卤素类岩层受到物理侵蚀或化学溶蚀的作用而在岩土中形成空隙、洞穴、沟槽等各种形态的岩体。这种不良地质现象往往会引发岩溶地层出现不均匀沉降，导致地基坍塌以及地基滑动等变形破坏。因此在变电站岩溶地基的处理上，应通过科学的设计与有效的处理措施，以避免其对变电站建设所带来的不利影响。
1某变电站站址工程地质条件概述
某变电站站址场地为规则长方形，长约120米、宽约70m，主要建（构）筑物包括主控通信楼、配电装置楼、主变及其它相应配套设施。该变电站站址位于石灰岩地区，场区地基土岩溶发育，根据现场物探和勘探揭露，其在岩石性质、构造和地下水情况方面有以下特点：
（1）岩石性质和构造
场地地基土主要由第四系坡洪积硬塑～软塑粘土和三叠系中统个旧组灰岩所构成。根据空间分布特征，粘土上覆于灰岩，层厚变缓大，往往在基岩面附近表现为软塑状。场地内灰岩岩层节理裂隙较为发育，溶沟槽发育，基岩面有一定起伏；站址南侧为花岗岩与碳酸盐岩接触带，有花岗岩侵入现象，接触带灰岩较破碎，且溶隙十分发育。
（2）地下水情况
场地接触带和下部岩层有溶隙空隙承压水分布，在实际钻探过程中岩石有串水现象，表明有地下水的流动途径。且该场地内地下水含量较为丰富，静水水位约为1.6～2.1米左右。
综合变电站站址的工程地质条件可得，该场地岩溶发育强烈程度主要由接触带所影响，接触带附近不仅岩溶发育强烈、岩石较破碎，且地下水活动剧烈。而相比较远离接触带的地层情况，岩溶则欠发育。
2变电站岩溶地基稳定性评价和方案设计
2.1稳定性评价
变电站岩溶地基的稳定性评价，主要是做好溶洞顶板稳定性评价与土洞形成可能性分析，为后续的处理方案设计和具体施工处理打下良好的基础。
（1）溶洞顶板稳定性评价
对该工程地质条件进行综合分析可知，该场地区域虽然为一接触带，但由于溶洞的发育是一个漫长的地质形成过程，因此在变电站建设和使用后的很长一段时间内，场地区域内溶洞的继续发展较为缓慢，综合而言该站址场地的岩溶分布地基的稳定性较为良好。在对溶洞的处理方案和处理措施的设计上，应着重加强对溶洞填充物的处理，而对于区域内重叠溶洞应做好大梁跨越和平面布置的调整。
（2）土洞形成可能性分析
根据场地区域内的工程经验和实际水文地质情况分析，该区域地下水活动对土层的侵蚀作用较小，通常不易形成土洞。但由于工程在兴建和使用过程中，由于外界因素、地下水活动变化以及人类活动等因素，也有可能形成土洞。因此，为降低土洞形成以及土洞塌陷的可能性，在地基基础处理中，可采取换填法、强夯法和水泥搅拌桩法的处理方案。
2.2地基处理方案设计
在对岩溶地基处理方案的设计时，应综合考虑溶洞、土洞的大小、位置、埋深、围岩稳定性、水文地质条件以及施工条件，施工经济性安全性等多个方面和因地制宜的采取综合性的处理方案。
方案设计中的基本原则有以下几点：变电站重要建筑物应避开岩溶强烈的发育区；对于孔洞较大的岩溶洞隙可采用拱与梁板等结构的跨越，或采用浆砌石块等堵塞措施，对于孔洞较小的岩溶洞隙则可采用嵌塞、跨盖和镶补等处理方法；采用桩基或墩基时，应优先采用大直径的嵌岩基或墩基，对于没有经过有效处理的隐性土洞底部，不宜作天然地基；对于岩溶地下水的处理适宜以疏导为主。
3变电站岩溶地基基础的处理方法
3.1对溶洞的处理方法
3.1.1对单层溶洞和重叠溶洞的处理
对溶洞的处理主要是对岩溶地基的单层溶洞和重叠溶洞的处理。当地基下方为单层溶洞，且溶洞顶板无法满足上部承载力需求时，则可根据工程实际地质资料，对溶洞采取加固处理。
当地基下方为重叠溶洞时，其处理方法则相对复杂，为了充分满足工程在安全、稳定和经济性上的要求，应做好在平面布置的调整与大梁跨越的设计与施工。首先，在平面布置的调整上，由于变电站重要建筑的荷载值较大，应通过对平面布置与柱间距离的有效调整，使建筑物的支撑点能尽量避开重叠溶洞，以满足工程在经济和安全上的需要；其次，在处理方法上可采用大梁跨越重叠溶洞，但应当特别注意两端支座岩石的坚固与完整，并加强在梁的设计与施工技术上的保证。
3.1.2对溶洞填充物的处理
当溶洞内存在碎块石、松软土层等沉积填充物时，因其松软、强度低、稳定性差和下沉量大的特点，必须对填充物采取有效的处理措施，才能作为变电站建筑物的地基。其处理方法主要有以下几个方面：
（1）对于粘性土、碎石或砂类土所形成的溶洞填充物，可采用旋喷桩加固地基的处理方法，当填充物越松软、强度越低，其成桩要求的直径也越大。
（2）当岩面溶蚀高差大于1米、岩层埋深在8米以上的情况，且水下施工压浆存在困难的情况下可采用桩基作为地基基础，同时可跟进变电站实际建设情况需要，设置一定的摩擦桩和支承桩。
3.2土洞的处理方法
在变电站建设中，岩溶地区土洞的影响往往会大于溶洞，这是由于土洞分布密集、埋藏浅、顶板强度低、具有较快的发育，且常会诱发新的土洞生成，导致地表塌陷，并影响到建筑物的正常使用。因此必须采取有效的处理措施，以避免问题的发生。
3.2.1换填法
也被称为垫层法，这种方法适用于岩溶地基的浅层处理，在具体应用中，主要包括了换土垫层法、换土加筋垫层法和加筋碎石垫层法这三种。主要原理是当土层厚度不大时，将地基表面以下处理范围内的岩溶土层，全部或者部分的挖除，并换填上强度较大的土或者是无侵蚀性、稳定性能强的材料。这种方法在土洞处理时具有经济实用的特点。
3.2.2强夯法
这种方法也被称为振动固结法，它的施工原理是土层在巨大的冲击作用下，使土中产生了很大的冲击波和压力，导致土体孔隙得到压缩，夯实部位在土层一定深度下，产生了缝隙良好的排水通道，使土中的孔隙水分和孔隙气体的以顺利排出，并使土体固结。强夯后地基的承载力得到了大幅度提高，压缩性能也得到了极大降低。
3.2.3水泥搅拌桩法
水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，也是岩溶地基土洞处理的一种有效形式，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软弱土固结而提高基础强度。水泥搅拌桩按材料喷射状态可分为湿法和干法两种。湿法以水泥浆为主，搅拌均匀，易于复搅，水泥土硬化时间较长；干法则以水泥干粉为主，水泥土硬化时间较短，能提高桩间的强度。
4总结
在岩溶较为发育的地区兴建变电站，需要重点查明站址地基的岩溶洞穴的分布情况，以详细了解地基覆盖层的分布与岩溶发育的程度，并通过全面的地质分析与评价，因地制宜，采取针对性的处理方案设计与施工选择，以确保变电站建设的安全、经济、可靠。
参考文献
[1]陈旭，方引晴，等.岩溶地区地基基础应用分析[J].广东土木与建筑，2007（10）.
[2]冯华生，陈锦亮.岩溶地基探讨[J].西部探矿工程，2008（5）.
[3]张国友，梁宁克，等.岩溶对地基基础的影响与处理分析[J].科技咨询，2012（2）.
[关键词]变电站 岩溶地基 基础处理 设计
[中图分类号] TU472 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-11-196-2
岩溶是指可溶性岩层，主要包括了硫酸类岩、石灰岩、白云岩以及卤素类岩层受到物理侵蚀或化学溶蚀的作用而在岩土中形成空隙、洞穴、沟槽等各种形态的岩体。这种不良地质现象往往会引发岩溶地层出现不均匀沉降，导致地基坍塌以及地基滑动等变形破坏。因此在变电站岩溶地基的处理上，应通过科学的设计与有效的处理措施，以避免其对变电站建设所带来的不利影响。
1某变电站站址工程地质条件概述
某变电站站址场地为规则长方形，长约120米、宽约70m，主要建（构）筑物包括主控通信楼、配电装置楼、主变及其它相应配套设施。该变电站站址位于石灰岩地区，场区地基土岩溶发育，根据现场物探和勘探揭露，其在岩石性质、构造和地下水情况方面有以下特点：
（1）岩石性质和构造
场地地基土主要由第四系坡洪积硬塑～软塑粘土和三叠系中统个旧组灰岩所构成。根据空间分布特征，粘土上覆于灰岩，层厚变缓大，往往在基岩面附近表现为软塑状。场地内灰岩岩层节理裂隙较为发育，溶沟槽发育，基岩面有一定起伏；站址南侧为花岗岩与碳酸盐岩接触带，有花岗岩侵入现象，接触带灰岩较破碎，且溶隙十分发育。
（2）地下水情况
场地接触带和下部岩层有溶隙空隙承压水分布，在实际钻探过程中岩石有串水现象，表明有地下水的流动途径。且该场地内地下水含量较为丰富，静水水位约为1.6～2.1米左右。
综合变电站站址的工程地质条件可得，该场地岩溶发育强烈程度主要由接触带所影响，接触带附近不仅岩溶发育强烈、岩石较破碎，且地下水活动剧烈。而相比较远离接触带的地层情况，岩溶则欠发育。
2变电站岩溶地基稳定性评价和方案设计
2.1稳定性评价
变电站岩溶地基的稳定性评价，主要是做好溶洞顶板稳定性评价与土洞形成可能性分析，为后续的处理方案设计和具体施工处理打下良好的基础。
（1）溶洞顶板稳定性评价
对该工程地质条件进行综合分析可知，该场地区域虽然为一接触带，但由于溶洞的发育是一个漫长的地质形成过程，因此在变电站建设和使用后的很长一段时间内，场地区域内溶洞的继续发展较为缓慢，综合而言该站址场地的岩溶分布地基的稳定性较为良好。在对溶洞的处理方案和处理措施的设计上，应着重加强对溶洞填充物的处理，而对于区域内重叠溶洞应做好大梁跨越和平面布置的调整。
（2）土洞形成可能性分析
根据场地区域内的工程经验和实际水文地质情况分析，该区域地下水活动对土层的侵蚀作用较小，通常不易形成土洞。但由于工程在兴建和使用过程中，由于外界因素、地下水活动变化以及人类活动等因素，也有可能形成土洞。因此，为降低土洞形成以及土洞塌陷的可能性，在地基基础处理中，可采取换填法、强夯法和水泥搅拌桩法的处理方案。
2.2地基处理方案设计
在对岩溶地基处理方案的设计时，应综合考虑溶洞、土洞的大小、位置、埋深、围岩稳定性、水文地质条件以及施工条件，施工经济性安全性等多个方面和因地制宜的采取综合性的处理方案。
方案设计中的基本原则有以下几点：变电站重要建筑物应避开岩溶强烈的发育区；对于孔洞较大的岩溶洞隙可采用拱与梁板等结构的跨越，或采用浆砌石块等堵塞措施，对于孔洞较小的岩溶洞隙则可采用嵌塞、跨盖和镶补等处理方法；采用桩基或墩基时，应优先采用大直径的嵌岩基或墩基，对于没有经过有效处理的隐性土洞底部，不宜作天然地基；对于岩溶地下水的处理适宜以疏导为主。
3变电站岩溶地基基础的处理方法
3.1对溶洞的处理方法
3.1.1对单层溶洞和重叠溶洞的处理
对溶洞的处理主要是对岩溶地基的单层溶洞和重叠溶洞的处理。当地基下方为单层溶洞，且溶洞顶板无法满足上部承载力需求时，则可根据工程实际地质资料，对溶洞采取加固处理。
当地基下方为重叠溶洞时，其处理方法则相对复杂，为了充分满足工程在安全、稳定和经济性上的要求，应做好在平面布置的调整与大梁跨越的设计与施工。首先，在平面布置的调整上，由于变电站重要建筑的荷载值较大，应通过对平面布置与柱间距离的有效调整，使建筑物的支撑点能尽量避开重叠溶洞，以满足工程在经济和安全上的需要；其次，在处理方法上可采用大梁跨越重叠溶洞，但应当特别注意两端支座岩石的坚固与完整，并加强在梁的设计与施工技术上的保证。
3.1.2对溶洞填充物的处理
当溶洞内存在碎块石、松软土层等沉积填充物时，因其松软、强度低、稳定性差和下沉量大的特点，必须对填充物采取有效的处理措施，才能作为变电站建筑物的地基。其处理方法主要有以下几个方面：
（1）对于粘性土、碎石或砂类土所形成的溶洞填充物，可采用旋喷桩加固地基的处理方法，当填充物越松软、强度越低，其成桩要求的直径也越大。
（2）当岩面溶蚀高差大于1米、岩层埋深在8米以上的情况，且水下施工压浆存在困难的情况下可采用桩基作为地基基础，同时可跟进变电站实际建设情况需要，设置一定的摩擦桩和支承桩。
3.2土洞的处理方法
在变电站建设中，岩溶地区土洞的影响往往会大于溶洞，这是由于土洞分布密集、埋藏浅、顶板强度低、具有较快的发育，且常会诱发新的土洞生成，导致地表塌陷，并影响到建筑物的正常使用。因此必须采取有效的处理措施，以避免问题的发生。
3.2.1换填法
也被称为垫层法，这种方法适用于岩溶地基的浅层处理，在具体应用中，主要包括了换土垫层法、换土加筋垫层法和加筋碎石垫层法这三种。主要原理是当土层厚度不大时，将地基表面以下处理范围内的岩溶土层，全部或者部分的挖除，并换填上强度较大的土或者是无侵蚀性、稳定性能强的材料。这种方法在土洞处理时具有经济实用的特点。
3.2.2强夯法
这种方法也被称为振动固结法，它的施工原理是土层在巨大的冲击作用下，使土中产生了很大的冲击波和压力，导致土体孔隙得到压缩，夯实部位在土层一定深度下，产生了缝隙良好的排水通道，使土中的孔隙水分和孔隙气体的以顺利排出，并使土体固结。强夯后地基的承载力得到了大幅度提高，压缩性能也得到了极大降低。
3.2.3水泥搅拌桩法
水泥搅拌桩是利用水泥作为固化剂的主剂，也是岩溶地基土洞处理的一种有效形式，利用搅拌桩机将水泥喷入土体并充分搅拌，使水泥与土发生一系列物理化学反应，使软弱土固结而提高基础强度。水泥搅拌桩按材料喷射状态可分为湿法和干法两种。湿法以水泥浆为主，搅拌均匀，易于复搅，水泥土硬化时间较长；干法则以水泥干粉为主，水泥土硬化时间较短，能提高桩间的强度。
4总结
在岩溶较为发育的地区兴建变电站，需要重点查明站址地基的岩溶洞穴的分布情况，以详细了解地基覆盖层的分布与岩溶发育的程度，并通过全面的地质分析与评价，因地制宜，采取针对性的处理方案设计与施工选择，以确保变电站建设的安全、经济、可靠。
参考文献
[1]陈旭，方引晴，等.岩溶地区地基基础应用分析[J].广东土木与建筑，2007（10）.
[2]冯华生，陈锦亮.岩溶地基探讨[J].西部探矿工程，2008（5）.
[3]张国友，梁宁克，等.岩溶对地基基础的影响与处理分析[J].科技咨询，2012（2）.