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軟弱地基變電站沉降問題的分析與處理
軟弱地基變電站沉降問題的分析與處理,主要針對地基變電站沉降問題進行論述，歡迎大家借鑒哦!
摘 要：軟弱地基是指由高壓縮性土層構成的地基，在沿海主要是指淤泥層構成的地基.其特點是淤泥層厚度大、壓縮性大、承載力低、滲透性小.性能極差。沿海軟弱地基還有另一特點，即地勢普遍較低，為滿足變電站的防洪要求，填方厚度可達數米。本文對軟弱地基沉降特點及常見沉降問題進行了分析，介紹了地基沉降的處理。
關鍵詞：軟弱地基;變電站沉降;處理
隨著社會經濟的發展，土地資源日益減少，越來越多的灘涂、低洼地帶被開發利用。變電站也“被迫”落戶在這些以往不宜建站的地區。隨之而來的是軟弱地基的通病――基礎沉降問題日益突出，給變電站的安全運行帶來影響。
一、軟弱地基沉降特點及分析
軟弱地基沉降量通常由3部分組成。一是由基礎上部荷載引起的地基沉降;二是填方不密實， 由填方層壓縮擠密引起的沉降。下面分別分析這2種沉降。
1.基礎上部荷載引起的沉降。上部荷載引起的沉降量大小與附加應力值、作用面積、壓縮層厚度、土的壓縮模量等因素有關。其中，荷載的作用面積對沉降量影響很大。
2.填方層沉降。場地填土一般采用礦渣(又稱塘渣)，組成成分主要是塊石，夾雜少量的碎石和粘土。其特性是粒徑較大、級配不良。如果控制好粒徑和級配，分層壓實，壓實系數可以達到0.94以上，達到地基基礎設計規范的要求值。但在實際工程中，填方質量卻得不到有效的控制，特別是大厚度的填方。因此，填方層的沉降也是沉降量中不可忽視的一部分。礦渣填方層的性能與碎石土類似，壓縮性小，由此，填方不密實引起的沉降一般發生得較快。但填方層均勻性差，易受外部條件影響。特別是在經過幾場大雨的沖刷后，經�？梢园l現場地的沉降量會突然加大，原本平整的場地變得凹凸不平，這就是由填方不密實和不均勻引起的沉降。變電站的施工工期為一年左右，按低壓縮性土考慮，填方不密實引起的沉降完成量可達50% ～80%左右，剩余的沉降量一般較小。
二、常見沉降原因分析
1.工程概況
某220vk變電站竣工并正式送電投入運行。經過大約兩個月以后， 架構區部分支架桿出現了傾斜及不均勻沉降現象， 傾斜為低支架向高架構方向傾斜的居多， 沉降量為5 mm一50mm不等。沉降量和沉降差超出了設計值， 且沉降變形在加劇， 影響著變電站的安全穩定運行。
2.原因分析
該220kv變電站坐落于蓄滯洪區內， 為滿足防洪規范關于2 2 0 vk 變電站的設計標高應滿足抵御百年一遇洪水的要求， 該場地進行了約3.10 m 的人工填土。人工填土根據其組成和成因， 可分為素填土、雜填土和充填土， 本工程屬于素填土。經過認真細致的分析， 造成上述現象的原因主要有以下幾點。
(1)人工填土的不均勻性。人工填土由于其組成成分復雜， 回填方法的隨意性， 其厚度差別又較大， 填土的組成物質復雜， 所以人工填土一般都不均勻。而本工程的高架構基礎坐落在老土層上， 而設備支架基礎未坐落在回填土層， 深、淺基礎底標高相差l.80 m。在高架構基礎施工時， 把原來的回填土開挖到老土層， 待基礎施工養護完畢重新回填夯實到淺基礎底標高以下500mm， 再回填土石屑到支架基礎墊層底標高。設備支架則是坐落在新填土上。同時深淺基礎之間回填土、消防管道、上下水管道、接地線等開挖后回填不夠密實。
(2)人工續土的濕陷性。人工填土由于天然結構被破壞， 土質疏松， 孔隙率較高， 特別是氣候較干燥和地下水較低的地區， 土在搬運和回填過程中因蒸發量大， 土中含水量大為降低， 在自重作用下得不到壓實， 一旦侵水， 即具有強濕陷性， 這在厚度較大的含粘性土的素填土中尤為突出。
(3)人工填土的抗剪強度低， 壓縮性高。人工填土由于土質疏松， 密度差、抗剪強度小之承載力低。其壓縮性與相同干密度的天然土相比要高的多， 尤其是隨著土中含水量的增加， 壓縮性會急劇增大。這在含粘性土的素填土中更為明顯。
(4)局部雨水聚積。該站的架構區曾清除原設計表層的一步回填土20 cm， 換填碎石進行硬化處理， 造成架構區內雨水聚積不能外排，同時高架構下回填土石屑的滲透性很強， 這些都加速了人工填土的土體結構破壞。
三、地基沉降的處理
1.軟弱地基的沉降。可以從兩個方面著手解決：一是控制沉降量;二是控制沉降差。控制沉降量可采用樁基、地基處理，或兩種方法的結合。在控制沉降量的同時，需同時考慮沉降差的控制。在可預見的沉降差異處，實際工程中可以通過設置沉降縫、伸縮結、預留電纜長度等方法來減小沉降差異的危害。當在填方區采用樁基處理時，要充分考慮樁周負摩擦力的影響。樁型盡可能采用摩擦樁，因摩擦樁本身有一定的沉降量，可以減小沉降差異，這可從很多工程中看出來。同時，采用摩擦樁可以減小樁周負摩擦力，對樁基承載力和樁身穩定性有利。一些工程設計方案采用水泥土攪拌樁處理建筑物、構支架及設備基礎，處理深度為10～18 m左右。水泥土攪拌樁處理后形成的復合地基以及下臥層還會有一定的沉降量，故可以控制與未處理部分的沉降差。這種方案沉降差異較小，但由于處理深度較淺，沉降量比采用樁基時大。該方案的優點是費用較低、工期較短，很適合于場地填方厚度較小(一般在1 m以下)的情況。填方厚度較厚時，則總體沉降量過大，對工程很不利。
由于水泥土攪拌樁的施工質量難以控制，現在已很少使用。當場地填土達到2～3 m時，不僅最終沉降量大得驚人，地基的承載力也成為問題。這時，就需要采用全場地基處理方法來控制沉降量和提高地基承載力。由于地基承載力提高有限，廠房及較重的設備基礎往往還需采用樁基補充處理。目前采用較多的全場地基處理方法有砂井(或塑料排水帶)堆載預壓，工期約6個月。如采用真空預壓或真空、堆載聯合預壓，工期可縮短為3個月左右，但費用較高。采用預壓法，可以使大量的沉降量在預壓過程完成，從而控制變電站投運后的沉降量和沉降差，確保工程安全。在條件許可的情況下，盡可能采用超載預壓來提高預壓效果。采用全場預壓是徹底解決變電站填方沉降的一種有效方法，在資金和工期許可的情況下可以優先考慮。特別是在填方厚度不均勻的靠山地帶，采用其他方法很難控制沉降差異。采用預壓法時應注意控制預壓時間和固結度，否則，將造成工程建成后沉降的快速發展，引起上述的工程問題。
2.室內地坪與廠房基礎的沉降差。當廠房基礎采用地基處理方法，室內地坪應同時采取地基處理方法，并適當配筋。如廠房基礎采用樁基礎時，室內地坪需采用架空層或鋼筋混凝土梁板結構，將荷載傳到廠房基礎上。目前，有些地區普遍采用底層架空結構，該方法的另一優點是可以減少廠房的填方量，相應減小由此引起的附加荷載，這對控制廠房的沉降量相當有利。對單一的獨立基礎，應嚴格控制偏心距。豎向荷載較大的基礎(如主變基礎)應設計成中心受壓。構架基礎宜考慮長期運行的彎矩，設計成不對稱形式，使正常運行狀態下基底處于中心受力狀態，既可防止沉降差，又可減小基底面積。
總之，軟弱地基在附加荷載作用下的沉降量大，沉降完成的時間長，往往在工程建成幾年后達到影響變電站安全運行的臨界值。當場地有填方， 特別是大面積填方時，軟弱層的沉降量相當大，是引起沉降大的主要因素。軟弱地基對偏心受力敏感，應加以避免，采用全場地基處理是解決大厚度場地填方沉降問題的有效方法。
參考文獻
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