浅谈深圳地区变电站工程的地基处理形式
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【摘 要】变电站是城市重要的电力设施，对可靠性、安全性都有较高要求。深圳临海地区软土地基较多，为满足变电站工程的荷载与沉降要求，需要进行地基处理。本文针对深圳地区变电站工程的常用地基处理形式进行了分析。
【关键词】变电站;地基处理;桩基
中图分类号： F426.6 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）21-0166-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.076
0 概述
深圳临海地区软土地基较多，为满足变电站工程的荷载与沉降要求，需要进行地基处理。合理的地基处理方案确定，既要考虑整个工程的造价，还要考虑施工的工期的影响，更要考虑变电站安全运行生产的要求及对周边环境的影响，深圳地区变电站常用地基处理方法包括：表层原位压实法、强夯法、桩基础。本文综合考虑施工工期、工程造价、实施难易度、方案可靠性等多方面因素，对深圳地区变电站常用的地基处理方法进行分析比较。
1 表层原位压实法
表层加固是地表浅层处理的最简易做法。当需要处理的地基软弱土位于表层且厚度不大，或上部荷载较小时，采用表层压实法可以取得较好的技术经济效果。经过表层原位压实法加固的地基，可以用取土样进行土工试验，荷载板试验等检测手段进行验证和质量控制。表层原位压实法根据不同的施工机械设备和工艺一般分为碾压法、振动压实法和重锤夯实法。
1.1 分层碾压法
分层碾压法是用压路机、推土机、平碾或其他碾压机械在地基表面来回开动，利用机械自重把松散土地基压实加固。
分层碾压法常用于地下水位以上，大面积填土的压实以及一般非饱和粘性土和杂填土地基的浅层处理。若重要的构筑物下地基采用此方法时，可在填土中掺20%的碎石，以提高地基强度。根据经验，用8～12t的压路机碾压后的填土地基，承载力约为100～130kPa。
分层碾压法在深圳地区变电站工程中应用广泛，常用于变电站场地平整填方区或者表层原有填土厚度较小的地区。分层碾压后处理的地基可用于荷载较小的构筑物（如围墙、消防小室等）下地基或道路、硬化地坪、电缆沟地基。
1.2 重锤夯实法
重锤夯实法是利用起重机将重锤提升到一定高度，自由落下，以重锤自由下落的冲击能来夯实浅层地基。经过多次反复提起、落下，使地基表面形成一层较为均匀密实的硬壳层，从而提高地基强度。
重锤夯实法经常用于处理厚度较小的湿陷性黄土地基。深圳地区较少湿陷性地基，同时重锤夯实法振动与噪音较大，对周边环境影响较大，尤其不适合应用于居民区较密集的城市中心地带，因此深圳地区变电站工程较少使用重锤夯实法。
1.3 振动压实法
振动压实法是用振动压实机械在地基表面施加振动力以振实浅层松散土的地基处理方法。地基土的颗粒受振动而发生相对运动，移动至稳固位置，减小土的孔隙而压实。
因为振动会对周围的建筑物等产生影响，一般情况下，振源与临近建筑物、地下管线或其他设施的距离应大于3m。深圳地区多山地，位于山地的变电站山地附近无建筑物和其他设施、场地十分开阔时，适合振动压实机械的工作。
2 强夯法
强夯法又名动力固结法或动力压密法。这种方法是反复将夯锤（质量一般为10～40t）提高一定高度使其自由落下（落距一般为10～40m），给地基以冲击和振动能量，从而提高地基土的强度并降低其压缩性。由于强夯法具有加固效果显著、使用土类广、设备簡单、施工方便、节省劳力、施工期短、节约材料和施工费用低等特点，我国自20世纪70年代引进此法后迅速在全国推广应用。
强夯法适用于处理碎石土、砂土、粉土、粘性土、杂填土和素填土等地基。它不仅能提高地基土的强度、降低其压缩性、还能改善其振动液化的能力和消除土的湿陷性，所以还被经常用于处理可液化砂土地基和湿陷性黄土地基等。
强夯法在深圳地区变电站工程广泛应用，尤其适用于面积较大、填土较厚的户外常规变电站。深圳近年新建的500kV变电站工程均位于山区，为半挖半填场地，填土厚度可达约30m，使用强夯法进行地基处理，可分为5～6层进行强夯，两遍点夯、一遍普夯。强夯处理后的地基可作为荷载较小的构筑物下地基，如电缆沟、围墙等，同时可满足道路、硬化地坪的地基承载力要求。利用强夯法对填方区处理，能有效控制土层回填碾压质量不够的风险，加固效果显著。而采用强夯法与复合地基或桩基础比较，则有效节约造价和工期，并且施工方便、节省劳力。
3 桩基础
桩基是软土地基基础处理的一种最传统、最普遍、应用最广泛、也是最可靠的方法之一。变电站工程为城市重要的电力设施，变电站建筑物内通常放置重要电力设备或控制中心，荷载较大、对沉降要求较高，因此在软土地基中变电站建筑物通常采用桩基础。主要的桩型有：预制桩和灌注桩。
3.1 预制桩
预制桩具有制作方便，施工速度快，承载力高的特点。近年来，随着新技术推广，预制桩特别是高强预应力管桩（PHC）在广东省得到广泛的应用。
预制桩桩身强度高，承载力大，适用的范围广，可以方便地穿越淤泥层。施工时采用分段驳接的方法，不受桩架高限制，最大长度可达50米以上。另外，桩由工厂工业化生产，经过比较严格的质量检验，质量可靠，避免了灌注桩经常出现的缩颈、隔层、断桩、夹泥等问题，如采用静压法施工就更具有低噪音，无振动，不扰民的优点。
由于预装桩优点众多，且费用较低，因此预制桩成为深圳地区变电站工程桩基础的首选桩型。其中锤击桩施工更快、穿越效果更好，因此早期深圳地区变电站工程大多使用锤击桩。近年来随着城市建设发展，考虑到锤击桩噪音与振动较大、对周边环境与居民生活较大，市区内变电站已逐渐停用锤击桩，改用对周边环境影响较小的静压桩型。锤击桩仅应用于远离市区与居民的山区变电站。同时，深圳部分沿海地区淤泥层较厚，管桩施工容易偏桩。而填海地区表层填土层通常夹有大量块石，而且厚度较大，可达约10m，管桩施工难以穿越。经过工程实践经验总结，近年来在深圳填海地区或淤泥层较厚的沿海地带变电站桩基础较少采用预应力管桩。 3.2 灌注桩
灌注桩为预先成孔，放钢筋笼后浇筑混凝土，以中、微风化岩为桩端持力层，可以提供较大的单桩承载力。根据成孔工艺的不同，灌注桩可以分为干作业成孔的灌注桩、泥浆护壁成孔的灌注桩和人工挖孔的灌注桩等。灌注桩因成孔的机械不同而通常有以下几种成孔施工方法：螺旋钻机成孔法、潜水钻机成孔法 、冲击钻机成孔法、旋挖成孔法、正循环回转法、反循环回转法、冲抓钻机成孔法、旋转锥钻孔法。
灌注桩能适应各种不良地质土层的成孔，灌注混凝土时加设套管，可以解决混凝土的跑浆问题，因此灌注桩是深圳地区变电站使用较多的桩型，常用的灌注桩型为冲孔灌注桩及旋挖成孔灌注桩。
深圳为多山临海地区。山区变电站建设场地基岩变化较大，或者上覆土层内夹杂中风化、微风化孤石时，变电站主要建筑物基础通常采用冲孔灌注桩基础。而沿海变电站建于填海地区时，表层通常有厚度非常大的杂填土层，同时填土层内可能有大量前期抛石挤淤后留下的大尺寸中风化、微风化块石，因此适合采用冲孔灌注桩。同时，沿海变电站场地内经常有厚度较大的淤泥层，灌注桩施工可加设可重复利用的套管，避免混凝土跑浆，有效控制工程质量。
近年来随着城市建设的发展，旋挖灌注桩在变电站工程中应用增加。旋挖灌注桩对周边土体挤压小，振动较小，对周边环境影响也较小，适合应用于市区人口密集区或周边有对振动敏感的设施的地区，如临近地铁的区域。例如近年投运的220kV兴怀变电站及110kV深大變电站，变电站红线内均有地铁隧道穿行，变电站建筑物距离地铁隧道外轮廓约10m。根据地铁公司要求，此类变电站建筑物均采用了旋挖灌注桩基础，以满足地铁对桩基施工振动的要求。
4 结论
合理的地基处理方案确定，既要考虑整个工程的造价，还要考虑施工的工期的影响，更要考虑变电站安全运行生产的要求及对周边环境的影响。本文针对深圳地区变电站工程的常用地基处理形式进行了分析，变电站工程需根据所在地区地理位置、地址条件、周边环境，选择适宜的地基处理形式。
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