论文部分内容阅读
摘要：变电站设备的正常运行，对地基沉降、差异沉降要求较高。为了确保变电站的安全稳定运行，本文以某变电站的地基沉降为研究对象，首先阐述了地基沉降的特点及发展，其次提出了解决对策，然后结合实例对地基施工沉降的处理方案进行比选，总结了处理效果，为电力工程沉降处理提供参考。
关键词：变电站;地基沉降;对策
1引言
从技术层面角度来看，变电站建设不属于单一性工程项目，所需要考虑的因素较为复杂，变电站基础施工质量直接影响着变电站的安全，尤其是建设时必须综合考虑其沉降程度，确保其建设地基始终处于稳定状态，极大延长了变电工程的使用寿命及运行状态。
2地基沉降分析
地基沉降与变形是整个地基基础工程中众多难题之一，至今尚未完全解决此问题。特别是变电站地基工程方面，因设计缺陷、施工管控不到位，工程地质环境复杂多变，造成地基沉降问题频繁出现。
2.1公式表达
地基沉降主要发生在土壤结构中，其沉降一般分为3个部分：瞬始沉降、固结沉降和蠕变沉降，用公式表達为：
S总=Sd+Sc+Ss
式中：Sd为瞬始沉降，系第一阶段的土壤剪切应变形成;Sc为固结沉降，系第二阶段的土壤孔隙水在排出后及消散的过程中其骨架产生变形而形成;Ss为蠕变沉降，系第三阶段的孔隙水在消散后及其骨架本身的蠕动变化而形成。
2.23个阶段
3个部分的沉降按其发生的时间顺序，可以划分为3个阶段：第一阶段表现的主要形式为瞬始沉降（固结与蠕变也同时发生，即3种沉降同时发生），时间发生在建设开始至建设完成，约在2年期间内完成（占总沉降量约60%左右）。第二阶段表现的主要形式为固结沉降（蠕变也同时发生，即两种沉降同时发生），时间发生在建设完工后1～5年之间。第三阶段表现的形式为蠕变沉降（固结也同时发生，即两种沉降同时发生），时间发生在建设完工5年后，最长时间可达千年。
3变电站地基施工沉降对策
3.1强夯法
强夯法是将一定质量重锤起吊至夯点上方，随后放开夯锤，夯锤自高处自由下落，对下方土层夯点进行动力夯击，使地基土层产生强制压密现象，改善地基承载性与压缩性，提高地基强度。应用强夯法处理工程地基时，时常出现未达到预定下沉量、影响深度不够、表层松散等问题。以未达到下沉量指标为例，如果地基类型为饱和淤泥或淤泥质土地基，应提前在土层上方铺设厚度为1m左右的砂石，再对地基进行强夯加固。
3.2注浆法
注浆法是向岩土地基中压入适量浆液，浆液在压力作用下填充地基土层中所分布孔隙裂缝深部，排除地基土层中含有的孔隙水与空气，浆液在地基土层内凝结固化，取得防渗堵漏、改善地基物理力学性质、隔断水源等处理效果。
3.3换填法
变电站地基中分布大量软弱土体，可选择采取换填法，通过置换垫层的方式，挖除基础地面下方一定范围内的软弱土体，回填具有较高强度与良好物理力学性能的填料，如矿渣、碎石、灰土等，可以直接改变地基承载力特性，全面提高地基稳定性能与抗变形能力，具有地基承载力提升幅度大、地基沉降量小、预防地基冻胀、彻底消除湿陷与膨胀作用等技术优势。
3.4预压处理
预压处理技术也被称为预压加固法，在岩土工程软土地基上提前堆放一定质量的重物，软土地基在承受较大荷载的条件下出现固结与沉陷现象，挤压排出地基土层中含有的空气和孔隙水，最终改善地基承载性能与减小工后沉降量。应用预压处理技术时，为取得理想的处理效果，应采取分层、间歇性堆土方式，在地基固结与沉陷反应趋于稳定后，再堆置后一层重物。针对含水量较高的黏性土地基，提前在地基中设置砂井进行排水。
4实例分析
某变电站新建工程，站区围墙东西宽101.5m，南北长190m，围墙中线占地面积约为19285m2，由于回填工程不合规，造成回填土整体不均匀沉降，进而引发回填场地地表建筑变形等工程质量问题，并且存在回填试验方法及流程不符合标准要求现象。在《土工试验报告》检查中发现，首先施工单位未提供220kV场区、66kV场区母联间隔HGIS等基坑回填土试验报告，整站只提供66kV场区构架基础（9轴交C轴）一点回填土试验报告。但是在另一个《土工试验报告》检查中，发现66kV场区构架基础（9轴交C轴）回填土试验报告cd-tg-2019-0001至cd-tg-2019-0006，6层回填土试验报告委托试验日期均为2019年11月9日，试验报告出具日期均为2019年11月10日，但回填土取样标高已从-3.25m回填至-2.00m，6层回填土的分层回填及取样时间与实际不符，且存在严重违规施工与试验流程不符合标准要求的现象。
4.1土方回填施工技术
4.1.1基底处理
在基底处理施工过程中，应当采取措施防止地表水流入填方区，浸泡地基造成地基下陷，并排除坑穴中的淤泥、积水、种植土，清除基底上的有机物、杂物、垃圾等，将基底充分夯实和碾压密实。当填土场地地面陡于1∶5时，可将斜坡挖成阶梯型。阶高不大于1m，台阶高宽比为1∶2，然后分层填土防止滑动。
4.1.2土料及含水率控制
黏土或排水不良的砂土作为回填土料的，其最优含水量与相应的最大干容重，宜通过击实试验测定或通过计算确定。黏土的施工含水量与最优含水量之差可控制为-4%～+2%，使用振动辗时，可控制为-6%～+2%。砂土最优含水率为8%～12%、粉质黏土最优含水率为19%～23%、粉土最优含水率为16%～22%。含水率控制范围以外的土料应采取针对性的技术措施。
4.1.3土方压实
轮（夯）迹应相互搭接，机械压实应控制行驶速度，在建筑物转角、空间狭小等机械压实不能作业的区域，可采用人工压实的方法。回填面积较大的区域，应采取分层、分块（段）回填压实的方法，各块（段）交界面应设置成斜坡形，辗迹应重叠0.5～1.0m，上、下层交界面应错开，错开距离不应小于1m。 4.2沉降观测方法
沉降观测采用型号DS05水准仪，结合设计单位对地基土类型和沉降速率大小确定的时间和频率，判定是否满足要求;整个施工期观测，基础完成1次，设备安装完成1次，施工期间隔3个月观测1次，原则上不少于3次，100天的沉降速率小于0.01～0.04mm/d时，可视为基础沉降达到稳定状态。由设计单位土建、水工专业在各自施工图册上设定建筑物各沉降观测点的位置、数量、埋设高度，施工单位在施工时按要求埋设。以基准點BM1为起算点，并假定高程值为10m，组成单一闭合水准路线。水准路线经过大部分测点，其余测点采用间视。水准测量采用二等水准观测，每次采用同一仪器，由同一观测人员沿相同的路线进行观测。
二等水准观测电子水准仪和条码尺按二等水准测量技术要求施测，经严密平差计算，求得各监测点结果。每次观测后，现场计算水准闭合环闭合差，闭合差满足规范≤0.4（n为测站数）的限差要求后，方可结束测量;如闭合差为满足规范的限差要求，重新进行测量，直到闭合差满足规范的限差要求为止。水准成果计算按闭合线路进行平差处理，测点高程值取至0.1mm，竖向位移监测点误差为0.5mm。土方回填施工技术流程见图1。
5结束语
综上所述，地基处理作为变电站施工的重要组成部分，其施工效益直接影响着变电站输配电的安全性、稳定性和经济性。本文结合某 220 kV 新建变电工程的实际案例，围绕着连锁发生的不均匀沉降以及重新回填仍未参照规范施工，介绍了回填工程与沉降观测重要控制节点，工程实施效果良好，完全达到设计预期。
参考文献
[1]王伟，胡金磊，王文博，张哲民，张坤，华奎.一种利用分布式光传感技术的变电站地基沉降监测方案[J].光学与光电技术，2019，17（03）：83-89.
[2]袁巧云.变电站地基沉降分析及不良地基处理措施研究[J].建筑技术开发，2016，43（05）：129-130.
[3]易家昌，谷任国，丁敏，邹育，王娜.深厚软土地区已建变电站地基沉降评估方法分析[J].施工技术，2015，44（S2）：50-53.
[4]王运田.采用经纬仪的变电站地基沉降监测分析法[J].四川电力技术，2018，41（05）：49-53.
[5]刘宇平，张秉来，甘生军，梁全录，余焘.山区复杂场地某110kV变电站地基沉降分析及处理[J].山西建筑，2017，43（35）：65-67.
[6]高其良，刘继斌.注浆技术在变电站地基沉降修复处理中的应用[J].施工技术，2018，47（S1）：171-173.
作者简介：郭文强（1988-），湖南株洲人，工程师，硕士研究生，工作方向：电力工程。
关键词：变电站;地基沉降;对策
1引言
从技术层面角度来看，变电站建设不属于单一性工程项目，所需要考虑的因素较为复杂，变电站基础施工质量直接影响着变电站的安全，尤其是建设时必须综合考虑其沉降程度，确保其建设地基始终处于稳定状态，极大延长了变电工程的使用寿命及运行状态。
2地基沉降分析
地基沉降与变形是整个地基基础工程中众多难题之一，至今尚未完全解决此问题。特别是变电站地基工程方面，因设计缺陷、施工管控不到位，工程地质环境复杂多变，造成地基沉降问题频繁出现。
2.1公式表达
地基沉降主要发生在土壤结构中，其沉降一般分为3个部分：瞬始沉降、固结沉降和蠕变沉降，用公式表達为：
S总=Sd+Sc+Ss
式中：Sd为瞬始沉降，系第一阶段的土壤剪切应变形成;Sc为固结沉降，系第二阶段的土壤孔隙水在排出后及消散的过程中其骨架产生变形而形成;Ss为蠕变沉降，系第三阶段的孔隙水在消散后及其骨架本身的蠕动变化而形成。
2.23个阶段
3个部分的沉降按其发生的时间顺序，可以划分为3个阶段：第一阶段表现的主要形式为瞬始沉降（固结与蠕变也同时发生，即3种沉降同时发生），时间发生在建设开始至建设完成，约在2年期间内完成（占总沉降量约60%左右）。第二阶段表现的主要形式为固结沉降（蠕变也同时发生，即两种沉降同时发生），时间发生在建设完工后1～5年之间。第三阶段表现的形式为蠕变沉降（固结也同时发生，即两种沉降同时发生），时间发生在建设完工5年后，最长时间可达千年。
3变电站地基施工沉降对策
3.1强夯法
强夯法是将一定质量重锤起吊至夯点上方，随后放开夯锤，夯锤自高处自由下落，对下方土层夯点进行动力夯击，使地基土层产生强制压密现象，改善地基承载性与压缩性，提高地基强度。应用强夯法处理工程地基时，时常出现未达到预定下沉量、影响深度不够、表层松散等问题。以未达到下沉量指标为例，如果地基类型为饱和淤泥或淤泥质土地基，应提前在土层上方铺设厚度为1m左右的砂石，再对地基进行强夯加固。
3.2注浆法
注浆法是向岩土地基中压入适量浆液，浆液在压力作用下填充地基土层中所分布孔隙裂缝深部，排除地基土层中含有的孔隙水与空气，浆液在地基土层内凝结固化，取得防渗堵漏、改善地基物理力学性质、隔断水源等处理效果。
3.3换填法
变电站地基中分布大量软弱土体，可选择采取换填法，通过置换垫层的方式，挖除基础地面下方一定范围内的软弱土体，回填具有较高强度与良好物理力学性能的填料，如矿渣、碎石、灰土等，可以直接改变地基承载力特性，全面提高地基稳定性能与抗变形能力，具有地基承载力提升幅度大、地基沉降量小、预防地基冻胀、彻底消除湿陷与膨胀作用等技术优势。
3.4预压处理
预压处理技术也被称为预压加固法，在岩土工程软土地基上提前堆放一定质量的重物，软土地基在承受较大荷载的条件下出现固结与沉陷现象，挤压排出地基土层中含有的空气和孔隙水，最终改善地基承载性能与减小工后沉降量。应用预压处理技术时，为取得理想的处理效果，应采取分层、间歇性堆土方式，在地基固结与沉陷反应趋于稳定后，再堆置后一层重物。针对含水量较高的黏性土地基，提前在地基中设置砂井进行排水。
4实例分析
某变电站新建工程，站区围墙东西宽101.5m，南北长190m，围墙中线占地面积约为19285m2，由于回填工程不合规，造成回填土整体不均匀沉降，进而引发回填场地地表建筑变形等工程质量问题，并且存在回填试验方法及流程不符合标准要求现象。在《土工试验报告》检查中发现，首先施工单位未提供220kV场区、66kV场区母联间隔HGIS等基坑回填土试验报告，整站只提供66kV场区构架基础（9轴交C轴）一点回填土试验报告。但是在另一个《土工试验报告》检查中，发现66kV场区构架基础（9轴交C轴）回填土试验报告cd-tg-2019-0001至cd-tg-2019-0006，6层回填土试验报告委托试验日期均为2019年11月9日，试验报告出具日期均为2019年11月10日，但回填土取样标高已从-3.25m回填至-2.00m，6层回填土的分层回填及取样时间与实际不符，且存在严重违规施工与试验流程不符合标准要求的现象。
4.1土方回填施工技术
4.1.1基底处理
在基底处理施工过程中，应当采取措施防止地表水流入填方区，浸泡地基造成地基下陷，并排除坑穴中的淤泥、积水、种植土，清除基底上的有机物、杂物、垃圾等，将基底充分夯实和碾压密实。当填土场地地面陡于1∶5时，可将斜坡挖成阶梯型。阶高不大于1m，台阶高宽比为1∶2，然后分层填土防止滑动。
4.1.2土料及含水率控制
黏土或排水不良的砂土作为回填土料的，其最优含水量与相应的最大干容重，宜通过击实试验测定或通过计算确定。黏土的施工含水量与最优含水量之差可控制为-4%～+2%，使用振动辗时，可控制为-6%～+2%。砂土最优含水率为8%～12%、粉质黏土最优含水率为19%～23%、粉土最优含水率为16%～22%。含水率控制范围以外的土料应采取针对性的技术措施。
4.1.3土方压实
轮（夯）迹应相互搭接，机械压实应控制行驶速度，在建筑物转角、空间狭小等机械压实不能作业的区域，可采用人工压实的方法。回填面积较大的区域，应采取分层、分块（段）回填压实的方法，各块（段）交界面应设置成斜坡形，辗迹应重叠0.5～1.0m，上、下层交界面应错开，错开距离不应小于1m。 4.2沉降观测方法
沉降观测采用型号DS05水准仪，结合设计单位对地基土类型和沉降速率大小确定的时间和频率，判定是否满足要求;整个施工期观测，基础完成1次，设备安装完成1次，施工期间隔3个月观测1次，原则上不少于3次，100天的沉降速率小于0.01～0.04mm/d时，可视为基础沉降达到稳定状态。由设计单位土建、水工专业在各自施工图册上设定建筑物各沉降观测点的位置、数量、埋设高度，施工单位在施工时按要求埋设。以基准點BM1为起算点，并假定高程值为10m，组成单一闭合水准路线。水准路线经过大部分测点，其余测点采用间视。水准测量采用二等水准观测，每次采用同一仪器，由同一观测人员沿相同的路线进行观测。
二等水准观测电子水准仪和条码尺按二等水准测量技术要求施测，经严密平差计算，求得各监测点结果。每次观测后，现场计算水准闭合环闭合差，闭合差满足规范≤0.4（n为测站数）的限差要求后，方可结束测量;如闭合差为满足规范的限差要求，重新进行测量，直到闭合差满足规范的限差要求为止。水准成果计算按闭合线路进行平差处理，测点高程值取至0.1mm，竖向位移监测点误差为0.5mm。土方回填施工技术流程见图1。
5结束语
综上所述，地基处理作为变电站施工的重要组成部分，其施工效益直接影响着变电站输配电的安全性、稳定性和经济性。本文结合某 220 kV 新建变电工程的实际案例，围绕着连锁发生的不均匀沉降以及重新回填仍未参照规范施工，介绍了回填工程与沉降观测重要控制节点，工程实施效果良好，完全达到设计预期。
参考文献
[1]王伟，胡金磊，王文博，张哲民，张坤，华奎.一种利用分布式光传感技术的变电站地基沉降监测方案[J].光学与光电技术，2019，17（03）：83-89.
[2]袁巧云.变电站地基沉降分析及不良地基处理措施研究[J].建筑技术开发，2016，43（05）：129-130.
[3]易家昌，谷任国，丁敏，邹育，王娜.深厚软土地区已建变电站地基沉降评估方法分析[J].施工技术，2015，44（S2）：50-53.
[4]王运田.采用经纬仪的变电站地基沉降监测分析法[J].四川电力技术，2018，41（05）：49-53.
[5]刘宇平，张秉来，甘生军，梁全录，余焘.山区复杂场地某110kV变电站地基沉降分析及处理[J].山西建筑，2017，43（35）：65-67.
[6]高其良，刘继斌.注浆技术在变电站地基沉降修复处理中的应用[J].施工技术，2018，47（S1）：171-173.
作者简介：郭文强（1988-），湖南株洲人，工程师，硕士研究生，工作方向：电力工程。