变电所岩土工程的施工探讨

1、变电所岩土工程的施工探讨摘要 文章对变电所的岩土工程问题进行分析，提出 地基处理方法。对同类型电力工程建设项目的岩土工程设计 与施工具有一定的参考作用。 关键词 变电所；岩土工程；地基处理 作者简介 宋洪波，广东省电力设计研究院，广东广州， 510663 中图分类号 TU412 文献标识码 A 文章编号 1007-7723(2009)08-0126-0002一、换土垫层法变电所的建筑物基础多数为独立基础，基础面积和荷载 相对不大，通常情况下建筑地基沉降量一般不大。根据工程 经验，针对不均匀地基，大多数采用换土垫层法，处理后建 筑物的沉降特点和天然地基上建筑物的沉降是基本相似的。 建筑物因地基软

2、弱而采用换土垫层法处理后，其效果往往是 显著的。当浅部地基土工程性质软弱，或回填土厚度较大且工程 性质较差不宜作地基持力层时，往往采用换土垫层处理的办 法，如图 1 所示。采用换土垫层处理主要考虑到天然地基承载力不满足 要求，需要采用垫层换填来达到扩散地基应力的目的。当建 筑物荷载较大，或者存在相邻影响的建筑物，或者大面积填 土荷载作用，并且基础底面以下仍存在厚度较大的软弱下卧 层，在这些情况下地基虽经垫层处理，但建筑物仍有可能出 现裂缝甚至影响使用。采用换土垫层时应考虑到原状土的实际条件。若在薄层 软弱土地基上采用，由于整个薄层软弱土均由垫层来换填， 使整个地基由较好的地基土组成，当垫层施工

3、质量控制好 时，是可以取得满意的处理效果的。当在深厚软土的场地，软土层的厚度达数十米及以上， 并且软土的压缩性并不随深度的增加而有所降低，采用全部 或大部分垫层换填的方法不仅在技术上难以做到，而且造价 很高，工期也不可能缩短。若采用浅层换填的方法，即挖掉 浅层软土层然后作垫层，这样垫层下仍有厚度较大的软土 层，此时垫层的地基强度并不取决于垫层材料本身的工程性 质，而取决于下部软土的地基强度。由于基础密集且相互影 响，则应力扩散就越深，软土的压缩层厚度也越大，软土的 沉降量比其上部垫层的沉降要大很多。这种由于建筑物的沉 降量过大或差异沉降超过限值，从而影响建筑物正常使用的 工程实例很多。在深厚软

4、土的场地，采用桩基础或搅拌桩法 等，效果一般会比换土垫层法好。大量的工程经验表明，当地面上存在大面积填土荷载 时，填土对基础的附加影响主要在离开基础底面的一定深度 范围内，而靠近基础部分的影响并不大。在这样的情况下采 用换土垫层处理实际上解决不了降低沉降的问题，除非天然 地基承载力不能满足要求时才使用换土垫层处理。因此，换 土垫层处理一般不能用来防止大面积填土的影响。二、采用适当加大基础埋深的方法当浅部地基土工程性质软弱，工程性质良好的地基持力 层埋深相对不大时，对于独立基础也可以采用适当加大基础 埋深的方法，以下部工程性质良好的地层作为持力层，见图 2。这种方法与换土垫层处理相比，具有以下优

5、点：1.可减少基础施工的土方开挖量，降低相邻已有建筑物 基础开挖的难度。由于相邻已有建筑物基础采用垫层，造成 新建建筑物基坑开挖困难，不得不进行基坑支护。在这种情 况下，若已有建筑物在设计时考虑采用适当加大基础埋深的 方法，即利用下部工程性质好的天然土层作为地基持力层， 则新建建筑物基坑开挖土方量会小，又可避免支护问题。2.减少建筑物的沉降量。若采用垫层，当垫层施工质量 不好时，垫层压缩模量与地基土层压缩模量相近时，垫层不 能起到减少地基沉降的有效作用。采用加大基础埋深的方法 可以将荷载传递到下部工程性质良好的地基上，从而达到减 少沉降的目的。当场地工程性质较好的地层以上存在地下水时，采用加

6、大基础埋深的方法应慎重考虑。三、斜坡沟谷地段建筑物的 地基处理方法许多变电所场地位于斜坡沟谷地段，地基持力层的顶面 起伏很大。所以这就要求相邻建筑物基础埋深之间的高差不 宜过大。对于变电所一般建筑物的独立基础由于净距较小， 当地基土层坡度较大时，为满足施工要求，若考虑将建筑基 础落在原状土层上，基础必然大开挖。地势高的地段基础开 挖深度相应增大，这样往往造成基础施工土方量过大，增加 工程的费用。这类位于斜坡沟谷地段的建筑物实际上还涉及到地基 的稳定， 所以可考虑采用局部设垫层的办法来处理， 见图 3 从图 3 中可以看出，这种方法在保证了地基稳定的同时又大 大减少了土方开挖量及基础埋深。以往多

7、项变电所采用局部 垫层的处理方法，使用情况良好。但按局部垫层法处理的建筑地基，关键是要严格控制垫层的施工质量。若垫层的施工质量较差，或明显不均匀，建筑地基往往会发生较大的变形 或差异沉降，影响建筑物的正常使用。四、挖方区挡土墙的施工与设计根据一些工程经验，变电所建筑场地挖方区挡土墙设计 建议在按 建筑地基基础设计规范 (GB50007-20021 的基础 上，还应考虑工程的实际条件，宜采用概念法设计。规范给 出的挡土墙设计方法是基于先砌好挡土墙再在墙后填土，墙 后相当距离内为均质填土条件的。这对于填方区一般是适宜 的，而对于挖方区则一般偏于保守。挖方区挡土墙设计首先要确定开挖的坡度，规范 GB

8、50007-2002 中给出的坡度较缓，相对偏于保守。具体设 计时可用土坡稳定分析计算，然后根据开挖坡度选择适宜的 挡土墙类型。若计算的坡度很大，则说明土体自身的稳定性 较好。如果场地条件允许，一般只需做好护坡即可。如果场地条件有限，不允许做护坡，则要根据坡度大小 进行挡土墙的设计。当坡度大于土体的理论滑动面的倾角， 即不可能在有限的填土范围内出现滑裂面，建议按有限范围 填土的土压力计算公式计算挡土墙上的主动土压力。否则， 应按规范 GB50007-2002 给出的公式计算主动土压力，设计挡土墙以某变电所挡土墙设计为例，该建设场地位于斜坡上， 场地挖高填低形成的挖方区边坡粉质粘土层，天然重度

9、丫=17kN /m3,粘聚力e=25kpa，内摩擦角$ b=28。如按常 规的方法设计挡土墙，墙后原状土按1 ： 1.25 放坡，墙背后填土的天然重度 丫=17kN /mm3,内摩擦角$ =32。这样挡土 墙体积庞大、占地面积大、工程费用高。采用土坡稳定分析计算，可知当坡度为1：0.20 时，稳定安全系数为 1 . 1 0 ，说明土坡基本稳定，只需采用薄挡土墙 护面即可，图 4 即为实际工程采用的设计断面。护面后，土 坡稳定安全系数 k 为 1 .25 。该变电所边坡已完工两年，没有 发现工程隐患。采用土坡稳定分析计算，并以此进行挡土墙设计，可以 充分利用挡土墙后原状土工程性质好的有利条件，在满足挡 土墙稳定性的前提下，节省建设用地，节省工程费用。五、结 语鉴于目前变电所岩土工程问题越来越复杂，这些问题如 果考虑不当会影响工程的安全性。因此在施工时应根据建设 场地的实际条件，包括原始地形地貌及地层岩性的具体特 点，对地基基础设计中涉及到的岩土工程问题进行充分分析，确定合理的处理施工方案。从一些