變電站場地沉降及擋墻變形的分析及治理

譚秀勇 周賢明

(1博天環(huán)境集團(tuán)股份有限公司, 北京市 100101 2中建一局（集團(tuán)）有限公司東北區(qū)域公司, 遼寧 沈陽 110000)

變電站場地沉降及擋墻變形的分析及治理

譚秀勇1周賢明2

(1博天環(huán)境集團(tuán)股份有限公司, 北京市 100101 2中建一局（集團(tuán)）有限公司東北區(qū)域公司, 遼寧 沈陽 110000)

本文以某地區(qū)的典型地形地質(zhì)條件下，某變電場地沉降以及擋墻變形為例，并解析了變形的特征和主要的變形原因，提出了合理的工程治理措施，減少對變電站正常運(yùn)行的影響，同時通過分析得出了回填土沉降使變電站土建工程問題的主要原因，施工過程中需要對回填土壓實質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的管控，得出的結(jié)論可以給電力工程建設(shè)施工提供參考。

變電站場地；沉降及擋墻變形；分析；治理

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電力行業(yè)也隨之發(fā)展迅速，變電站的建設(shè)也在逐漸成熟，電力工程基礎(chǔ)設(shè)施的重要領(lǐng)域就是變電站的新建和擴(kuò)建工作，建筑質(zhì)量的好壞已經(jīng)成為人們和工作人們非常關(guān)注的問題。

1 地形地貌及工程地質(zhì)條件

變電站場地區(qū)域地貌屬于龍泉山山麓，成都平原邊緣之冰水堆積一級臺地。變電場地貌是一個完整的小山丘，從東西向開始分布，山丘的頂部比較平坦，除了南邊的坡度大概在16度以外，其它的方向都是比較平緩的，一般都在5-8度。場地的原始地形使寬緩丘坡，地表高度為490-500m，相對高差在1-7米。受地形地貌以及地層巖性的影響，場地的地下水一般以基巖裂隙水為主。場地微地貌是一個獨(dú)立的隆起山丘丘坡，和周圍的平底相對高差比較大，大概為20米。場地地層一般以粘土和泥巖為主，都是不透水層?；鶐r孔隙裂隙水接受大氣降水的補(bǔ)給，從高到底的沿著地表徑流進(jìn)行排泄。場地地層上邊使第四系冰水堆積粘土，中部是殘積粘土，下邊是白堊系夾關(guān)組（K2j）紫紅色泥巖夾粉砂巖。主要地層從新到老分別為：素填土（Q4ml）：灰、棕黃色，稍濕，松散。由瓦礫、磚塊和粘土組成，層厚為2-5m，主要用場坪所填，分布于變形區(qū)域的大部分低段，粘土1（Qfgl）：黃～褐黃色，稍濕，硬塑、堅硬狀。上部為黃色，含黑褐色Fe、Mn質(zhì)顆粒及鈣質(zhì)結(jié)核；下部使褐黃色，見灰白色高嶺土條帶且局部混少量卵石。這一層當(dāng)中擦痕比較明顯，垂直和水平方面都均勻發(fā)展。這一層的厚度為1.8-6.3米，全場地都有分布。粘土2：紫紅色，稍濕，硬塑，含泥巖及粉砂巖碎屑。這一層隨著基巖面的起伏，厚度為0.9-2.9米，全場第分布，泥巖：夾薄層泥質(zhì)粉砂巖，紫紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，裂隙不發(fā)育。該層與殘積土過渡處，巖質(zhì)極軟，呈全風(fēng)化，厚約1.0m，與強(qiáng)風(fēng)化層總厚度一般小于2.5m。巖層產(chǎn)狀近于水平。

2 場地沉降及擋墻變形特征

經(jīng)過現(xiàn)場測量可以看出，變電站道路路面開裂，部分出現(xiàn)凹陷的情況，最大的沉降量可以達(dá)到50厘米左右，不均勻的沉降差大概在25厘米?？拷鼡鯄Τ龅幕靥钔脸两?，最大的沉降量大概在20厘米。

圍墻外擋墻臨空面大概在3-7米。站區(qū)的西側(cè)和南側(cè)的擋墻變形縫處出現(xiàn)了比較大的裂縫，裂縫類型主要是滑移裂縫、傾斜裂縫、貫穿裂縫、微裂紋。雷鋒的寬度一般都是2-3厘米，寬度最大可到5厘米。擋墻排水孔沒有排水的痕跡。

滑移裂縫說的使擋墻往臨空面?zhèn)然苿赢a(chǎn)生的裂縫，變形特征從墻腳到強(qiáng)頂?shù)膶挾榷际且恢碌?，并沒有因為擋墻的高度增加而增加，裂縫的出現(xiàn)代表了擋墻沿臨空面出現(xiàn)滑移。傾斜裂縫說的就是因為擋墻往臨空面?zhèn)葍A斜所引起的裂縫，折變形的特點(diǎn)從墻腳到墻頂，隨著擋墻高度增加裂縫的寬度也會增加。出現(xiàn)裂縫就說明墻沿臨空面出現(xiàn)傾斜。貫穿裂縫說的使在轉(zhuǎn)角處，擋墻沿著直角的一邊出現(xiàn)滑移現(xiàn)象。直角的另一邊混凝土材料的出現(xiàn)拉裂所出現(xiàn)的從基礎(chǔ)到墻頂?shù)呢炌芽p。變形的特征使從基礎(chǔ)到墻頂為一條貫穿的裂縫，裂縫的寬度一般都是一致的，主裂縫旁邊還有非常多的小裂縫。裂縫的出現(xiàn)說明擋墻沿墻角另一側(cè)的臨空面出現(xiàn)滑移。微裂紋說的實在墻腳處，擋墻混凝土出現(xiàn)的拉裂引起的墻腳到變形縫的細(xì)微裂紋。變形的特征從墻腳到變形縫的一條傾斜的細(xì)微裂紋，裂紋的寬度不到2毫米，榮肉眼可以看出來。

3 原因分析及治理

3.1 回填土沉降原因分析

通過研究發(fā)現(xiàn)，場地的回填土一般都是場坪開挖粘土，上層沒有看到砂卵石。因為不同的土具有不一樣的壓縮性，砂性土壓縮性比較小，透水性非常大，壓縮變形量可以在很短的時間里完成。但是粘性土，壓縮性比較大，透水性比較弱，孔隙水壓力小三過程使非常慢的，需要幾年或者是幾十年才可以穩(wěn)定，所以，變電站建成已經(jīng)超過十年，依舊不是很穩(wěn)定。

把地層中的粘土經(jīng)過室內(nèi)土工實驗來分析膨脹性，分析過程中發(fā)現(xiàn)粘土中縫隙在逐漸發(fā)育，而且是水平和垂直的，沖天灰白色高嶺土條帶。其脹縮性指標(biāo)統(tǒng)計如表1所示。

表1 脹縮性指標(biāo)統(tǒng)計表

采用 GEO5數(shù)值分析軟件，分析了地下水位變化對場地沉降的影響，綜上所述，隨著地下水位從高到底的降落，場地的沉降慢慢加大，沉降量和地下水位關(guān)系。這樣就證明，雨水下滲的過程中讓地下水位發(fā)生了變化，促使場地下降，雨水下滲使尖端持續(xù)的過程，每一次的雨水下滲都會讓長地沉降增加。

粘性土的沉降蘇浙時間的變化而變化，可以看出來，粘性土固結(jié)沉降實踐比較長，沉降實踐超過十年依舊不穩(wěn)定。

3.2 擋墻變形原因分析

出現(xiàn)擋墻的主要原因包括，擋墻滑移，擋墻傾斜，排水孔失效。研究認(rèn)為擋墻滑移和傾斜主要是因為場地的土體和擋墻排水不通暢引起的。因為場地回填土不均勻沉降會使雨水下滲量增加，而且地沉降局部改變了場地排水坡向，致使地表水不能夠沿場平排除，場地范圍中的雨水基本不會下滲到回填土中。

除此之外，下雨之后的地表水會滲入到墻體的坡體之中，讓墻后積累比較高的地下水位，使之造成比較大的水土壓力，給擋墻造成較大的影響。

小為：

在擋土墻后存在地下水的時候，墻底處壓力包括主動土壓力和靜水壓力，其中主動土壓力為：

作用于墻背上的側(cè)壓力除土壓力外，還有在h2深度內(nèi)的靜水壓力：

由此可以看出，擋墻后地下水位比較高的時候，墻后的水土壓力也會加大，致使原擋墻的覆和抗滑移穩(wěn)定性大幅度的下降。

4 結(jié)束語

結(jié)合變電站內(nèi)長地沉降和擋墻變形的特征，解析了它出現(xiàn)的原因并采取了相應(yīng)的解決措施來減少對變電站運(yùn)行的威脅。得出一下的結(jié)論：

膨脹性粘土變形導(dǎo)致變電站內(nèi)道路凹陷，道路的凹陷會讓雨水下滲，使回填土發(fā)生沉降，所以這是一個相互配合，惡性循環(huán)的結(jié)果。

（2）變電站內(nèi)出現(xiàn)沉降會讓雨水下滲，底下的水位逐漸增高，再加上擋墻排水不順暢，加大了擋墻壓力，使土體坑剪強(qiáng)度參數(shù)降低，擋墻抗滑移和抗傾覆穩(wěn)定性也大大降低，致使擋墻滑移開裂。

（3）變電站道路和擋墻變形出現(xiàn)的原因就是回填土的沉降，所以，在變電站建設(shè)的過程中需要對回填土的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的管控。

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