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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(jìn)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(gòu)成的地基，在沿海主要是指淤泥層構(gòu)成的地基.其特點(diǎn)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(diǎn)，即地勢普遍較低，為滿足變電站的防洪要求，填方厚度可達(dá)數(shù)米。本文對軟弱地基沉降特點(diǎn)及常見沉降問題進(jìn)行了分析，介紹了地基沉降的處理。

　　關(guān)鍵詞：軟弱地基;變電站沉降;處理

　　隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土地資源日益減少，越來越多的灘涂、低洼地帶被開發(fā)利用。變電站也“被迫”落戶在這些以往不宜建站的地區(qū)。隨之而來的是軟弱地基的通病――基礎(chǔ)沉降問題日益突出，給變電站的安全運(yùn)行帶來影響。

　　一、軟弱地基沉降特點(diǎn)及分析

　　軟弱地基沉降量通常由3部分組成。一是由基礎(chǔ)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(chǔ)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(yīng)力值、作用面積、壓縮層厚度、土的壓縮模量等因素有關(guān)。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(shù)可以達(dá)到0.94以上，達(dá)到地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范的要求值。但在實際工程中，填方質(zhì)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(fā)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(jīng)過幾場大雨的沖刷后，經(jīng)?？梢园l(fā)現(xiàn)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(dá)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(yùn)行。經(jīng)過大約兩個月以后， 架構(gòu)區(qū)部分支架桿出現(xiàn)了傾斜及不均勻沉降現(xiàn)象， 傾斜為低支架向高架構(gòu)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(shè)計值， 且沉降變形在加劇， 影響著變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

　　2.原因分析

　　該220kv變電站坐落于蓄滯洪區(qū)內(nèi)， 為滿足防洪規(guī)范關(guān)于2 2 0 vk 變電站的設(shè)計標(biāo)高應(yīng)滿足抵御百年一遇洪水的要求， 該場地進(jìn)行了約3.10 m 的人工填土。人工填土根據(jù)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(jīng)過認(rèn)真細(xì)致的分析， 造成上述現(xiàn)象的原因主要有以下幾點(diǎn)。

　　(1)人工填土的不均勻性。人工填土由于其組成成分復(fù)雜， 回填方法的隨意性， 其厚度差別又較大， 填土的組成物質(zhì)復(fù)雜， 所以人工填土一般都不均勻。而本工程的高架構(gòu)基礎(chǔ)坐落在老土層上， 而設(shè)備支架基礎(chǔ)未坐落在回填土層， 深、淺基礎(chǔ)底標(biāo)高相差l.80 m。在高架構(gòu)基礎(chǔ)施工時， 把原來的回填土開挖到老土層， 待基礎(chǔ)施工養(yǎng)護(hù)完畢重新回填夯實到淺基礎(chǔ)底標(biāo)高以下500mm， 再回填土石屑到支架基礎(chǔ)墊層底標(biāo)高。設(shè)備支架則是坐落在新填土上。同時深淺基礎(chǔ)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(xù)土的濕陷性。人工填土由于天然結(jié)構(gòu)被破壞， 土質(zhì)疏松， 孔隙率較高， 特別是氣候較干燥和地下水較低的地區(qū)， 土在搬運(yùn)和回填過程中因蒸發(fā)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(qiáng)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(qiáng)度低， 壓縮性高。人工填土由于土質(zhì)疏松， 密度差、抗剪強(qiáng)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(gòu)區(qū)曾清除原設(shè)計表層的一步回填土20 cm， 換填碎石進(jìn)行硬化處理， 造成架構(gòu)區(qū)內(nèi)雨水聚積不能外排，同時高架構(gòu)下回填土石屑的滲透性很強(qiáng)， 這些都加速了人工填土的土體結(jié)構(gòu)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(jié)合。在控制沉降量的同時，需同時考慮沉降差的`控制。在可預(yù)見的沉降差異處，實際工程中可以通過設(shè)置沉降縫、伸縮結(jié)、預(yù)留電纜長度等方法來減小沉降差異的危害。當(dāng)在填方區(qū)采用樁基處理時，要充分考慮樁周負(fù)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(fù)摩擦力，對樁基承載力和樁身穩(wěn)定性有利。一些工程設(shè)計方案采用水泥土攪拌樁處理建筑物、構(gòu)支架及設(shè)備基礎(chǔ)，處理深度為10～18 m左右。水泥土攪拌樁處理后形成的復(fù)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(yōu)點(diǎn)是費(fèi)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(zhì)量難以控制，現(xiàn)在已很少使用。當(dāng)場地填土達(dá)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(shè)備基礎(chǔ)往往還需采用樁基補(bǔ)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(yù)壓，工期約6個月。如采用真空預(yù)壓或真空、堆載聯(lián)合預(yù)壓，工期可縮短為3個月左右，但費(fèi)用較高。采用預(yù)壓法，可以使大量的沉降量在預(yù)壓過程完成，從而控制變電站投運(yùn)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(yù)壓來提高預(yù)壓效果。采用全場預(yù)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(yōu)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(yù)壓法時應(yīng)注意控制預(yù)壓時間和固結(jié)度，否則，將造成工程建成后沉降的快速發(fā)展，引起上述的工程問題。

　　2.室內(nèi)地坪與廠房基礎(chǔ)的沉降差。當(dāng)廠房基礎(chǔ)采用地基處理方法，室內(nèi)地坪應(yīng)同時采取地基處理方法，并適當(dāng)配筋。如廠房基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)時，室內(nèi)地坪需采用架空層或鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，將荷載傳到廠房基礎(chǔ)上。目前，有些地區(qū)普遍采用底層架空結(jié)構(gòu)，該方法的另一優(yōu)點(diǎn)是可以減少廠房的填方量，相應(yīng)減小由此引起的附加荷載，這對控制廠房的沉降量相當(dāng)有利。對單一的獨(dú)立基礎(chǔ)，應(yīng)嚴(yán)格控制偏心距。豎向荷載較大的基礎(chǔ)(如主變基礎(chǔ))應(yīng)設(shè)計成中心受壓。構(gòu)架基礎(chǔ)宜考慮長期運(yùn)行的彎矩，設(shè)計成不對稱形式，使正常運(yùn)行狀態(tài)下基底處于中心受力狀態(tài)，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(dá)到影響變電站安全運(yùn)行的臨界值。當(dāng)場地有填方， 特別是大面積填方時，軟弱層的沉降量相當(dāng)大，是引起沉降大的主要因素。軟弱地基對偏心受力敏感，應(yīng)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(xiàn)

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　　[3] 葉書麟， 葉觀寶.地基處理[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

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