变电站土建设计中软土地基处理

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[摘要]：本文通过分析某地区软土的工程特性，结合实际案例220kV变电站，阐述变电站软土地基处理技术。

[关键词]：220kV变电站;软土地基; 技术分析

[Abstract]: This paper through the analysis of soft soil engineering properties of an area, combined with the actual case of 220kV substation, the substation in soft soil foundation treatment technology.

Keyword]:220kV substation; soft soil foundation; technical analysis

中图分类号：TU471.8文献标识码：A文章编号：

1 软弱土的工程特征

软弱土主要包括淤泥、淤泥质土、人工填土及松散砂土等，本文主要讨论某地区的淤泥、淤泥质土及松散砂土的处理。

某地区淤泥、淤泥质土一般都处于饱和、流塑状态，并含贝壳细沙且厚度在10～30m。其淤泥层，一般未见我国其它沿海软土地区所存在的上部常年“硬壳层”，而是存在厚度不一的细砂层或人工填土(杂填土、冲填土)。淤泥及淤泥质土抗剪强度低，固结系数小，又没有“硬壳层”的应力分散作用，下卧软弱淤泥的地基，其承载力低、稳定性差、变形大且不均。地震发生时，淤泥因抗剪强度极低而发生震陷。松散砂土一般处于饱和状态，其松散性使其在荷载作用下具有高压缩性的特点。地震作用下，孔隙水压力骤然增大，土体颗粒将处于悬浮状态而产生液化。

综上所述，某地区的软弱土具有厚度大、高压缩性、高灵敏度、低渗透性、固结系数小、抗剪强度低等工程特性。若不做处理，地基承载力低、变形大且不均，在遇到地震作用时，往往会发生不同程度的液化、震陷等事故，在这种软土地基上建设，必须采取工程措施避免事故发生。据统计，某市主城区可供建设的用地总量中91.2%需要采用不同的地基处理措施方可建设。

2 变电站建设的特点

按规范要求,电压等级为110kV的变电站，其场地设计标高应高于50年一遇的洪水位标高；电压等级为220kV及500kV的变电站，其场地设计标高应高于100年一遇的洪水位标高。同时还要高于历史最高内涝水位。沿海受风浪影响时还要考虑50年一遇的风浪高及0.5m的安全超高。因此，很多变电站的场地都要比周边要高，需要堆填大量土方。

由于电力设施的重要性，一旦变电站发生较大面积的不均匀沉降或地震引发地基液化、震陷，将对整个城市造成巨大损失。因此，变电站的地基稳定性显得非常重要。

3 真空联合堆载预压法介绍

针对上述变电站建设的特点、某地区软弱土的分布、工程特征及地震活动频繁的情况，本文提出并建议在某地区推广采用真空联合堆载预压法对变电站进行地基处理。相对于预压堆载法，由于真空和堆载的加固效果可以叠加，该方法具有时间较短、安全性高、节省土方、固结度高等特点。目前，我国在港口、高速公路等领域已有较多成功应用。

该方法是通过在场地周边土体设置密封墙及在场地表面铺设密封膜，使整个场地处于密封状态。再在场地内部设置沙井或塑料排水板等排水体，利用真空泵并通过排水体实施抽真空作业，同时在场地上部按要求进行堆填土方作业。在堆载重压及抽真空双重作用下，软弱土体空隙内的水体及气体被强制排出，土体得到压缩及固结，抗剪强度得到提高、液化沉陷得到全部消除。确保整个场地地基的物理力学性质能满足变电站正常安全运行的要求。

4 工程实例

某220kV变电站工程采用真空-堆载联合预压法进行软土地基处理并取得了成功，工程概况如下：

站址场地内大部分面积为鱼塘、沟渠，一部分面积为荒地。鱼塘底面高程约0.40m，荒地地面高程约1.500m。场地设计标高为4.10m，填土厚度为2.6～3.7m(未计固结沉降下沉深度)。场地下存在深厚软土地基土层，自上向下分述如下：

（1）人工填土层（层号①）：灰黄色，松散，主要由粘性土组成，含少量的砂和植物根系，层厚0.40～4.50m；

（2）粉砂层（层号②）：灰色，饱和，松散，主要由石英、长石颗粒组成，局部含多量粘性土及贝壳，层厚0.60～4.90m；

（3）淤泥层（层号③）：灰黑色，饱和，流塑，含多量贝壳碎片，夹有薄层松散的粉砂，底部混粉细砂，有腥臭味。该层在整个场地均有分布，层厚10.00～27.50m；

（4）中砂层（层号④）：灰白色，饱和，松散，主要由石英、长石颗粒组成，混多量粘性土，局部变相为粉砂；

（5）粉质粘土层（层号⑤）：灰黄色，湿，可塑，局部软塑，上部混少量中、细砂颗粒，含贝壳，层厚1.20～19.00m；

（6）中砂层（层号⑥）：灰白色，灰黄色，饱和，稍密，主要由石英、长石颗粒组成，混较多粘粒，级配一般。

场地上部软弱土层为人工填土层、粉砂层、淤泥层及中砂层，其物理性质见表1及表2。

表1 软弱土层物理性质

表2淤泥层固结系数

注：P0表示初始条件下土体所受压力。

本工程首先将场地平整至1.50m，场地内部按1.2m×1.2m间距打设塑料排水板至标高-10.0m（不打穿淤泥层），上铺真空膜；在站区四周施打泥浆搅拌桩作为密封墙，然后开始抽真空；在真空度达到要求并稳定后，开始分阶段堆填土方，加载曲线见图1。抽真空要求每台真空泵控制的面积在1000m2～1200m2，膜内真空度保持在650mmHg以上，经过3个月的真空联合堆载预压，地表沉降曲线见图2。

图1 加载曲线图

图2 地表平均沉降曲线图

从地表沉降我们可以看出，随着真空联合堆载预压的进行，地表下沉逐渐趋于缓和，到达3个月时，最后5日的沉降量维持在3mm/d以下，表明地基沉降基本稳定。按规范要求，采用三点法对地表沉降数据计算实际固结度，得到结果是：场地地基的最终平均沉降量758.7mm，地基实测平均沉降量为695.9mm，地基在真空联合堆载预压处理下的残余沉降约为62.0mm，地基的整体固结度约为91.7%，满足设计90%固结度的要求。

5 结论

某地区的深厚软土地基及频繁的地震活动使变电站的地基处理显得相当困难，而真空联合堆载预压法对软土地基的处理具有时间较短、安全性高、节省土方、固结度高等特点，使其安全性、经济性在地区的变电站建设中尤为突出。

参 考 文 献

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