呂梁500KV變電站地基凍脹事故處理分析

劉鴿

摘 要：針對(duì)呂梁500kV變電站地基遭遇的凍脹事故，進(jìn)行了原因分析，有針對(duì)性地提出地基處理方案。經(jīng)過數(shù)年運(yùn)行，表明對(duì)凍脹土地基出現(xiàn)的事故處理方案優(yōu)越，可為同類地基凍脹事故的處理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：地基；凍脹；處理

Analysis of Recovery about Lvliang 500KV Substation Foundation Frost Heaving

Liu Ge

（Shanxi Institute of Economic Management， Taiyuan 030024）

Abstract： According to the Lvliang 500kV substation？foundation suffered frost heaving， the paper analyzed the reasons and put forward some corresponding measures for solving these problems. After several years operation，the results showed that the kind of designs gained good effect， so the paper provides reference for similar foundation frost heaving.

Keywords： foundation， frost heaving ，recovery

呂梁500kV變電站位于山西省呂梁市中陽縣神堂峪村東南，地面標(biāo)高1420～1470m。該工程站內(nèi)地基有挖方區(qū)與填方區(qū)兩部分，填方區(qū)地基處理采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法，該工程于2008年竣工。2009年冬季發(fā)生凍脹，地面多處隆起，直接影響到工程運(yùn)行使用。為使該項(xiàng)目正常使用，建設(shè)單位決定對(duì)該事故進(jìn)行處理，恢復(fù)正常運(yùn)行。

1.500KV變電站地基凍脹事故調(diào)查

經(jīng)過對(duì)該項(xiàng)目全部地基詳細(xì)察看，受凍脹影響的建筑物、

構(gòu)筑物有圍墻、小室、1#，2#主變、500KV側(cè)PT端子箱、機(jī)構(gòu)箱、500KV云昌線呂霍線5052斷路器總控箱、多處地面等受到較為嚴(yán)重的凍脹破壞。具體破壞程度及影響如下：

（1）圍墻

1）西圍墻中部約80米長（墻外有排水渠部分）外傾約50mm。

2）南圍墻有兩處向外傾斜約50mm，見圖1。

3）西圍墻外散水隆起，形成倒坡，見圖2。

圖1 西圍墻外傾照片 圖2 散水隆起照片

（2）小室

1）水泵房散水下地基土凍脹，散水隆起，形成倒坡。

2）21#繼電器小室、主變及35KV保護(hù)小室、51#及52#小室坡道隆起，外門不能正常開啟，見圖3。

圖3 小室坡道隆起，外門開啟不便 圖4 電源箱傾斜

（3）1#，2#主變、500KV側(cè)PT端子箱傾斜；200KV檢修電源箱傾斜約50mm；500KV呂霍線電壓互感器端子箱傾斜，見圖4。

（4）機(jī)構(gòu)箱

刀閘機(jī)構(gòu)箱、500KV2#主變5013-2A相隔離開關(guān)、500KV第5串刀閘機(jī)構(gòu)箱散水下地基土凍脹，散水隆起，槽盒變形，端子排變形，見圖6。為應(yīng)急使用，受凍脹影響后槽盒已鋸開。

（5）500KV云昌線呂霍線5052斷路器總控箱基礎(chǔ)凍裂。

（6）地面

220KV GIS基礎(chǔ)處混凝土地面隆起，地面開裂，伸縮縫寬約20mm。

（7）站區(qū)東北角混凝土地面隆起約8cm。

圖6 端子排、槽盒變形

2.地基凍脹事故原因分析

經(jīng)過對(duì)質(zhì)量事故現(xiàn)場察看，由設(shè)計(jì)單位、施工單位、使用單位召集相關(guān)專家進(jìn)行分析，得出導(dǎo)致變電站地基凍脹的原因主要是由于下述原因引起：

（1）氣溫低。本站2009年11月上旬下雪約厚50～70cm，站區(qū)氣溫-26.50C以下，超過當(dāng)?shù)貧v史最低氣溫-26.30C（2002年12月6日），當(dāng)?shù)刈畲髢錾?2cm（1977年）。

（2）土中含水量偏高。

a.2009年雨水大，使地基土含水量增大。

b.站區(qū)排水不暢，路牙與站區(qū)碎石層不配套，路牙頂面高于碎石層底面，雨水，雪水不能及時(shí)外排而滲入土中。土中水沿著溫度降低方面生成了冰晶體形狀的霜柱，使地面隆起。

（3）圍墻外傾主要發(fā)生在墻外有排水溝范圍，主要是由于墻內(nèi)土體凍脹，外部沒有約束所致。

（4）端子箱、電源箱傾斜是由于基礎(chǔ)埋深淺，地基土凍脹所致。

3.處理建議

綜合該地基凍脹事故的狀況及原因，針對(duì)地基土產(chǎn)生凍脹的三要素入手，判明該項(xiàng)目場地為顆粒較細(xì)的砂性土、含水率高、地基土所處環(huán)境溫度低，與凍脹土的三要素十分相符。建議采取相應(yīng)措施進(jìn)行有針對(duì)性的處理，處理方案如下：

（1）排水防滲方案

1）受凍地基土密實(shí)度降低，第二年開春后重新碾壓灰土隔水墊層或加厚灰土隔水層。

2）更換路牙，將原路牙換成為帶排水孔的路牙，使碎石墊層中水外排。

3）檢查排水坡度，使之達(dá)到排水暢通。

4）返修凍脹隆起而破損的路面與散水。

（2）地基土置換方案

1）對(duì)于已傾斜的端子箱、電源箱基礎(chǔ)，將基底埋至冰線以下，按當(dāng)?shù)貧鉁?，?yīng)不小于1米。

2）外傾圍墻場內(nèi)部，挖溝換填弱凍脹的砂礫，并在地面做好防水。

3）小室外門坡道下可換填弱凍脹的砂礫。

4.結(jié)論

按照上述處理建議方案，全面采用排水防滲方案和地基土置換方案實(shí)施，經(jīng)過三年雨雪寒冷季節(jié)的循環(huán)運(yùn)行，該項(xiàng)變電站項(xiàng)目運(yùn)行正常。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙考重、劉清陽、王莉.地基土凍脹造成建筑物破壞[J].四川建筑科學(xué)研究，2004（4）：72-73.

[2] 鄧澤華、馮雯樺.冷庫地基土凍脹問題及處理[J].低溫與特氣.2001（2）：39-40.

[3] 王守義、朱濤.談地基土不均勻凍脹對(duì)建筑物破壞及其防治[J].林業(yè)科技情報(bào)，1995（2）：41-42.

[4] 譚學(xué)禮.季節(jié)性凍土地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工建議[J].低溫建筑技術(shù)，1980（1）：12-13.

摘 要：針對(duì)呂梁500kV變電站地基遭遇的凍脹事故，進(jìn)行了原因分析，有針對(duì)性地提出地基處理方案。經(jīng)過數(shù)年運(yùn)行，表明對(duì)凍脹土地基出現(xiàn)的事故處理方案優(yōu)越，可為同類地基凍脹事故的處理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：地基；凍脹；處理

Analysis of Recovery about Lvliang 500KV Substation Foundation Frost Heaving

Liu Ge

（Shanxi Institute of Economic Management， Taiyuan 030024）

Abstract： According to the Lvliang 500kV substation？foundation suffered frost heaving， the paper analyzed the reasons and put forward some corresponding measures for solving these problems. After several years operation，the results showed that the kind of designs gained good effect， so the paper provides reference for similar foundation frost heaving.

Keywords： foundation， frost heaving ，recovery

呂梁500kV變電站位于山西省呂梁市中陽縣神堂峪村東南，地面標(biāo)高1420～1470m。該工程站內(nèi)地基有挖方區(qū)與填方區(qū)兩部分，填方區(qū)地基處理采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法，該工程于2008年竣工。2009年冬季發(fā)生凍脹，地面多處隆起，直接影響到工程運(yùn)行使用。為使該項(xiàng)目正常使用，建設(shè)單位決定對(duì)該事故進(jìn)行處理，恢復(fù)正常運(yùn)行。

1.500KV變電站地基凍脹事故調(diào)查

經(jīng)過對(duì)該項(xiàng)目全部地基詳細(xì)察看，受凍脹影響的建筑物、

構(gòu)筑物有圍墻、小室、1#，2#主變、500KV側(cè)PT端子箱、機(jī)構(gòu)箱、500KV云昌線呂霍線5052斷路器總控箱、多處地面等受到較為嚴(yán)重的凍脹破壞。具體破壞程度及影響如下：

（1）圍墻

1）西圍墻中部約80米長（墻外有排水渠部分）外傾約50mm。

2）南圍墻有兩處向外傾斜約50mm，見圖1。

3）西圍墻外散水隆起，形成倒坡，見圖2。

圖1 西圍墻外傾照片 圖2 散水隆起照片

（2）小室

1）水泵房散水下地基土凍脹，散水隆起，形成倒坡。

2）21#繼電器小室、主變及35KV保護(hù)小室、51#及52#小室坡道隆起，外門不能正常開啟，見圖3。

圖3 小室坡道隆起，外門開啟不便 圖4 電源箱傾斜

（3）1#，2#主變、500KV側(cè)PT端子箱傾斜；200KV檢修電源箱傾斜約50mm；500KV呂霍線電壓互感器端子箱傾斜，見圖4。

（4）機(jī)構(gòu)箱

刀閘機(jī)構(gòu)箱、500KV2#主變5013-2A相隔離開關(guān)、500KV第5串刀閘機(jī)構(gòu)箱散水下地基土凍脹，散水隆起，槽盒變形，端子排變形，見圖6。為應(yīng)急使用，受凍脹影響后槽盒已鋸開。

（5）500KV云昌線呂霍線5052斷路器總控箱基礎(chǔ)凍裂。

（6）地面

220KV GIS基礎(chǔ)處混凝土地面隆起，地面開裂，伸縮縫寬約20mm。

（7）站區(qū)東北角混凝土地面隆起約8cm。

圖6 端子排、槽盒變形

2.地基凍脹事故原因分析

經(jīng)過對(duì)質(zhì)量事故現(xiàn)場察看，由設(shè)計(jì)單位、施工單位、使用單位召集相關(guān)專家進(jìn)行分析，得出導(dǎo)致變電站地基凍脹的原因主要是由于下述原因引起：

（1）氣溫低。本站2009年11月上旬下雪約厚50～70cm，站區(qū)氣溫-26.50C以下，超過當(dāng)?shù)貧v史最低氣溫-26.30C（2002年12月6日），當(dāng)?shù)刈畲髢錾?2cm（1977年）。

（2）土中含水量偏高。

a.2009年雨水大，使地基土含水量增大。

b.站區(qū)排水不暢，路牙與站區(qū)碎石層不配套，路牙頂面高于碎石層底面，雨水，雪水不能及時(shí)外排而滲入土中。土中水沿著溫度降低方面生成了冰晶體形狀的霜柱，使地面隆起。

（3）圍墻外傾主要發(fā)生在墻外有排水溝范圍，主要是由于墻內(nèi)土體凍脹，外部沒有約束所致。

（4）端子箱、電源箱傾斜是由于基礎(chǔ)埋深淺，地基土凍脹所致。

3.處理建議

綜合該地基凍脹事故的狀況及原因，針對(duì)地基土產(chǎn)生凍脹的三要素入手，判明該項(xiàng)目場地為顆粒較細(xì)的砂性土、含水率高、地基土所處環(huán)境溫度低，與凍脹土的三要素十分相符。建議采取相應(yīng)措施進(jìn)行有針對(duì)性的處理，處理方案如下：

（1）排水防滲方案

1）受凍地基土密實(shí)度降低，第二年開春后重新碾壓灰土隔水墊層或加厚灰土隔水層。

2）更換路牙，將原路牙換成為帶排水孔的路牙，使碎石墊層中水外排。

3）檢查排水坡度，使之達(dá)到排水暢通。

4）返修凍脹隆起而破損的路面與散水。

（2）地基土置換方案

1）對(duì)于已傾斜的端子箱、電源箱基礎(chǔ)，將基底埋至冰線以下，按當(dāng)?shù)貧鉁?，?yīng)不小于1米。

2）外傾圍墻場內(nèi)部，挖溝換填弱凍脹的砂礫，并在地面做好防水。

3）小室外門坡道下可換填弱凍脹的砂礫。

4.結(jié)論

按照上述處理建議方案，全面采用排水防滲方案和地基土置換方案實(shí)施，經(jīng)過三年雨雪寒冷季節(jié)的循環(huán)運(yùn)行，該項(xiàng)變電站項(xiàng)目運(yùn)行正常。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙考重、劉清陽、王莉.地基土凍脹造成建筑物破壞[J].四川建筑科學(xué)研究，2004（4）：72-73.

[2] 鄧澤華、馮雯樺.冷庫地基土凍脹問題及處理[J].低溫與特氣.2001（2）：39-40.

[3] 王守義、朱濤.談地基土不均勻凍脹對(duì)建筑物破壞及其防治[J].林業(yè)科技情報(bào)，1995（2）：41-42.

[4] 譚學(xué)禮.季節(jié)性凍土地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工建議[J].低溫建筑技術(shù)，1980（1）：12-13.

摘 要：針對(duì)呂梁500kV變電站地基遭遇的凍脹事故，進(jìn)行了原因分析，有針對(duì)性地提出地基處理方案。經(jīng)過數(shù)年運(yùn)行，表明對(duì)凍脹土地基出現(xiàn)的事故處理方案優(yōu)越，可為同類地基凍脹事故的處理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：地基；凍脹；處理

Analysis of Recovery about Lvliang 500KV Substation Foundation Frost Heaving

Liu Ge

（Shanxi Institute of Economic Management， Taiyuan 030024）

Abstract： According to the Lvliang 500kV substation？foundation suffered frost heaving， the paper analyzed the reasons and put forward some corresponding measures for solving these problems. After several years operation，the results showed that the kind of designs gained good effect， so the paper provides reference for similar foundation frost heaving.

Keywords： foundation， frost heaving ，recovery

呂梁500kV變電站位于山西省呂梁市中陽縣神堂峪村東南，地面標(biāo)高1420～1470m。該工程站內(nèi)地基有挖方區(qū)與填方區(qū)兩部分，填方區(qū)地基處理采用孔內(nèi)深層強(qiáng)夯法，該工程于2008年竣工。2009年冬季發(fā)生凍脹，地面多處隆起，直接影響到工程運(yùn)行使用。為使該項(xiàng)目正常使用，建設(shè)單位決定對(duì)該事故進(jìn)行處理，恢復(fù)正常運(yùn)行。

1.500KV變電站地基凍脹事故調(diào)查

經(jīng)過對(duì)該項(xiàng)目全部地基詳細(xì)察看，受凍脹影響的建筑物、

構(gòu)筑物有圍墻、小室、1#，2#主變、500KV側(cè)PT端子箱、機(jī)構(gòu)箱、500KV云昌線呂霍線5052斷路器總控箱、多處地面等受到較為嚴(yán)重的凍脹破壞。具體破壞程度及影響如下：

（1）圍墻

1）西圍墻中部約80米長（墻外有排水渠部分）外傾約50mm。

2）南圍墻有兩處向外傾斜約50mm，見圖1。

3）西圍墻外散水隆起，形成倒坡，見圖2。

圖1 西圍墻外傾照片 圖2 散水隆起照片

（2）小室

1）水泵房散水下地基土凍脹，散水隆起，形成倒坡。

2）21#繼電器小室、主變及35KV保護(hù)小室、51#及52#小室坡道隆起，外門不能正常開啟，見圖3。

圖3 小室坡道隆起，外門開啟不便 圖4 電源箱傾斜

（3）1#，2#主變、500KV側(cè)PT端子箱傾斜；200KV檢修電源箱傾斜約50mm；500KV呂霍線電壓互感器端子箱傾斜，見圖4。

（4）機(jī)構(gòu)箱

刀閘機(jī)構(gòu)箱、500KV2#主變5013-2A相隔離開關(guān)、500KV第5串刀閘機(jī)構(gòu)箱散水下地基土凍脹，散水隆起，槽盒變形，端子排變形，見圖6。為應(yīng)急使用，受凍脹影響后槽盒已鋸開。

（5）500KV云昌線呂霍線5052斷路器總控箱基礎(chǔ)凍裂。

（6）地面

220KV GIS基礎(chǔ)處混凝土地面隆起，地面開裂，伸縮縫寬約20mm。

（7）站區(qū)東北角混凝土地面隆起約8cm。

圖6 端子排、槽盒變形

2.地基凍脹事故原因分析

經(jīng)過對(duì)質(zhì)量事故現(xiàn)場察看，由設(shè)計(jì)單位、施工單位、使用單位召集相關(guān)專家進(jìn)行分析，得出導(dǎo)致變電站地基凍脹的原因主要是由于下述原因引起：

（1）氣溫低。本站2009年11月上旬下雪約厚50～70cm，站區(qū)氣溫-26.50C以下，超過當(dāng)?shù)貧v史最低氣溫-26.30C（2002年12月6日），當(dāng)?shù)刈畲髢錾?2cm（1977年）。

（2）土中含水量偏高。

a.2009年雨水大，使地基土含水量增大。

b.站區(qū)排水不暢，路牙與站區(qū)碎石層不配套，路牙頂面高于碎石層底面，雨水，雪水不能及時(shí)外排而滲入土中。土中水沿著溫度降低方面生成了冰晶體形狀的霜柱，使地面隆起。

（3）圍墻外傾主要發(fā)生在墻外有排水溝范圍，主要是由于墻內(nèi)土體凍脹，外部沒有約束所致。

（4）端子箱、電源箱傾斜是由于基礎(chǔ)埋深淺，地基土凍脹所致。

3.處理建議

綜合該地基凍脹事故的狀況及原因，針對(duì)地基土產(chǎn)生凍脹的三要素入手，判明該項(xiàng)目場地為顆粒較細(xì)的砂性土、含水率高、地基土所處環(huán)境溫度低，與凍脹土的三要素十分相符。建議采取相應(yīng)措施進(jìn)行有針對(duì)性的處理，處理方案如下：

（1）排水防滲方案

1）受凍地基土密實(shí)度降低，第二年開春后重新碾壓灰土隔水墊層或加厚灰土隔水層。

2）更換路牙，將原路牙換成為帶排水孔的路牙，使碎石墊層中水外排。

3）檢查排水坡度，使之達(dá)到排水暢通。

4）返修凍脹隆起而破損的路面與散水。

（2）地基土置換方案

1）對(duì)于已傾斜的端子箱、電源箱基礎(chǔ)，將基底埋至冰線以下，按當(dāng)?shù)貧鉁?，?yīng)不小于1米。

2）外傾圍墻場內(nèi)部，挖溝換填弱凍脹的砂礫，并在地面做好防水。

3）小室外門坡道下可換填弱凍脹的砂礫。

4.結(jié)論

按照上述處理建議方案，全面采用排水防滲方案和地基土置換方案實(shí)施，經(jīng)過三年雨雪寒冷季節(jié)的循環(huán)運(yùn)行，該項(xiàng)變電站項(xiàng)目運(yùn)行正常。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙考重、劉清陽、王莉.地基土凍脹造成建筑物破壞[J].四川建筑科學(xué)研究，2004（4）：72-73.

[2] 鄧澤華、馮雯樺.冷庫地基土凍脹問題及處理[J].低溫與特氣.2001（2）：39-40.

[3] 王守義、朱濤.談地基土不均勻凍脹對(duì)建筑物破壞及其防治[J].林業(yè)科技情報(bào)，1995（2）：41-42.

[4] 譚學(xué)禮.季節(jié)性凍土地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工建議[J].低溫建筑技術(shù)，1980（1）：12-13.