严寒地区变电站抗冻胀预制斜面基础应用研究

张圣金，张静波

(中国能源建设集团黑龙江省电力设计院有限公司，哈尔滨 150078)

0 引言

寒冷地区，变电站内的建筑物、构支架、电缆沟、挡土墙以及道路等常由于基础受到地基土冻胀的影响而产生倾斜、裂缝、隆起等较大的破坏，越是高寒地区，这种现象越严重，影响安全生产，降低使用寿命[1]。

电网工程采用装配式基础较少，目前装配式杆塔基础已在我国冻土和沙漠地区输电线路工程中得到应用[2-3]，而采用斜面预制基础应用于严寒地区变电站尚属首次。

1 传统基础防冻胀措施

1.1 基侧填砂

基础侧填200 mm的中粗砂来减小或消除切向冻胀力，效果明显且简单易行。但此方法不太适合地下水位较高的情况[4]。

1.2 斜面基础

根据《建筑地基基础设计规范》附录，斜面的受力情况如图1、2所示。斜面基础底角为α，将冻层内的地基土分成n层(可近似按在负温度梯度下每隔1℃设一层)，每层的高度为△h，并认为土的冻胀率上下均匀，冻胀只在温度为零度的冻结界面一次完成。

图1 斜面基础示意图Fig.1 Schematic diagram of slop foundation

图2 斜面基础受力示意图Fig.2 Schematic diagram of forced slope foundation

当冬初第一层土冻结时，土产生冻胀，并同时出现两个方向的膨胀。沿水平方向膨胀基础受一水平力作用H1，垂直向上膨胀基础受一作用力V1，两力分解如图2所示。τ12是由于土有向上膨胀趋势对基础施加的切向冻胀力，N12是由于土有向上膨胀趋势对基础斜边法线方向作用的拉应力。τ12是由于水平冻胀力的作用施加在基础斜边上的切向冻胀力，N11则是由于水平冻胀力作用施加在基础斜边上的正压力。……