长治500 kV 变电站地基处理方法的研究

贾建勋

(中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西太原　030001)



长治500 kV 变电站地基处理方法的研究

贾建勋

(中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西太原030001)

摘要:针对长治500 kV变电站的地质特点，结合该地区的工程地质特性，选取换填法作为地基处理方案，通过静载试验表明，最终确定的处理深度比原方案更合理，且节约了地基处理费用。

关键词:变电站，地基处理，换填法

1　概述

黄土是干旱半干旱地区的沉积物，由于其特定的生成环境和存在的历史环境，形成其明显的柱状节理和大空隙结构，这种独特的结构性直接影响着黄土的力学性状和工程性质。近年来，晋东南地区电力建设项目增多，并成为新的煤电基地，但该地区对Q2黄土的湿陷性质研究不是很深入，加之GB 50025—2004湿陷性黄土地区建筑规范并不能完全体现出区域性的特点，如果工程中严格按照GB 50025—2004湿陷性黄土地区建筑规范所推荐的区域系数来分析问题和进行地基处理，地基处理费用会很高。本文结合长治500 kV变电站的工程地质条件，考虑地基处理方案的可行性和费用概算，选取换填法作为地基处理方案进行研究。

2　地质情况

根据工程地质特性，将地基土分为2个大层、2个亚层，现分述如下:

①层黄土(粉质粘土)，Q3，棕黄、褐黄色，湿，顶部为厚0．6 m左右的耕土，孔隙较发育，垂直节理较发育，底部钙质结核密集发育，具湿陷性，为高压缩～中压缩性土。湿陷起始压力为80 kPa～100 kPa左右，一般层厚1．7 m～2．5 m。

②层分为两个亚层:

②-1层黄土(粉质粘土)，Q2，褐红、黄棕色，湿，硬塑，垂直节理较发育，铁锰质结核、铁锰质薄膜发育，土体多呈蒜瓣结构，钙质结核发育，为中等～低压缩性土。②-1层黄土(粉质粘土)顶部土层湿陷起始压力为200 kPa～240 kPa，一般层厚5 m～8 m左右。

②-2层黄土(粉质粘土)，Q2，黄棕、棕黄色，湿，可塑，混钙质结核，上部可见钙质结核层，铁锰质薄膜发育，中部局部夹有薄砂层，为中等～低压缩性土，一般层厚大于12 m。

3　地基处理的确定

湿陷性黄土地基常用的处理方法有垫层法、灰土挤密法、强夯法、桩基础法等。按照 GB 50021—2001岩土工程勘察规范(2009年版)和DL/T 5170—2015变电站岩土工程勘测技术规程，可行性研究阶段岩土工程勘测应根据站址内建(构)筑物的要求，对地基处理方法进行评价，并提出推荐意见;初步设计阶段勘测应确定建(构)筑物地基方案。从本场地的地质情况、施工简便性及经济性考虑，本场地地基处理方案初步确定为换土垫层法处理。灰土垫层法是将基础底面下一定范围内的软弱土层挖去，用按一定体积比配合的灰土在最优含水量情况下分层回填夯实或压实，适用于地下水位以上湿陷性黄土、淤泥、淤泥质土、素填土、杂填土等的浅层局部或整片处理，处理1 m～4 m湿陷土层，具有一定水稳性和抗渗性。根据处理湿陷性土层厚度不同，可以全部或部分消除湿陷性，并在一定程度上提高承载力，减少沉降量，加速软弱土层的排水固结，同时灰土垫层法施工简便、速度快、施工质量容易保证，均可满足本工程要求。以下从两个阶段进行研究。

3．1可行性研究阶段处理深度的选择

根据可行性研究阶段岩土工程勘测报告，①层黄土(粉质粘土)，具湿陷性，为Ⅰ级非自重湿陷性黄土场地，湿陷厚度一般2．5 m～4．2 m左右，不宜直接作为变电站一般或主要建筑物的天然地基持力层。考虑地基处理方案采用换土处理，主控综合楼按基底下换3．0 m、主变基础按基底下换3．5 m，500 kV架构按基底下换3．0 m，500 kV架构、220 kV架构及设备支架基础下按整片换2．0 m，设备支架基础按基底下换2．0 m，需灰土60 000 m3，费用约500万元。

3．2初步设计阶段深度的研究确定

在初步设计阶段岩土工程勘测中，对场地进行了天然状态的地基土载荷试验和现场浸水载荷试验专题研究。天然状态地基土载荷试验，变电站主要建(构)筑物基础埋深一般为2．0 m～2．5 m，故本次试验在2．0 m和2．5 m处各做3个静载荷试验，共完成天然状态地基土载荷试验点6个。现场开展浸水静载荷试验主要确定湿陷性黄土起始压力，在浸水饱和后的试坑里做了深度2．0 m和深度2．5 m的静载荷试验点各1个。根据GB 50025—2004湿陷性黄土地区建筑规范中在现场测定湿陷性黄土的湿陷起始压力采用双线法静载荷试验，对比试坑外和饱和后试坑内所做的静载荷试验，最后确定深度2．0 m处的湿陷起始压力为160 kPa～200 kPa，深度2．5 m处的湿陷起始压力为200 kPa～240 kPa。综合确定②层黄土(粉质粘土)的承载力特征值定为220 kPa。

根据岩土工程报告和湿陷性黄土现场浸水载荷试验的结果，初步设计阶段地基处理采用换填法处理深度进行调整，对于主控综合楼，采用整片换灰土垫层法处理，厚度1．0 m，宽出基础外边缘1．0 m;对于500 kV架构采用局部换灰土垫层法处理，厚度0．5 m，宽出基础外边缘0．5 m;500 kV设备支架采用局部换灰土垫层法处理，厚度1．0 m，宽出基础外边缘1．0 m;220 kV配电装置场地和主变及无功补偿装置场地位于填方区，回填土厚度0．5 m～1．5 m，建(构)筑物基础埋深1．5 m～2．5 m，基底约有2．5 m厚湿陷土层，采用局部换灰土垫层处理法，处理深度1．0 m～1．5 m;整个场地共需灰土15 400 m3，费用约120多万元。

4　结语

根据本场地的地质情况、施工简便性及经济性考虑，本场地地

参考文献:

［1］ 《工程地质手册》编委会．工程地质手册［M］．第4版．北京:中国建筑工业出版社，2007．

［2］GB 50025—2004，湿陷性黄土地区建筑规范［S］．

［3］DL/T 5170—2015，变电站岩土工程勘测技术规程［S］．

［4］GB 50021—2001，岩土工程勘察规范［S］．

中图分类号:TU753．8

文献标识码:A

文章编号:1009-6825(2016)17-0054-02

收稿日期:2016-04-09

作者简介:贾建勋(1978-)，男，高级工程师基处理方案采用了换土垫层法处理，同时结合现场进行了静载荷试验，明确试验结果，细化工程造价，节省地基处理费用约380万元。

Study on foundation treatment of Changzhi 500 kV substation

Jia Jianxun
(Shanxi Electric Power＆Design Institute Limited Company，China Energy Construction Group，Taiyuan 030001，China)

Abstract:According to the analysis of the geologic conditions on Changzhi 500 kV substation and based on the project，the replacement cushion method is studied in the paper．Proves by the static loading test，the foundation treatment depth of the last destination is more rational to the before scheme，it saves the cost of the foundation treatment．

Key words:substation，foundation treatment，replacement cushion method