变电站场地沉降及挡墙变形的分析及治理

变电站场地沉降及挡墙变形的分析及治理

郑军

江西省送变电工程有限公司  江西 南昌 330000

摘要：结合实际工程，结合现场的沉降和变形特点，深入分析了造成变电站现场沉降的主要原因，并据此提出了相应的防治对策，并对此类地质环境下变电站建设中的一些技术问题进行了分析，以期为提高变电运行管理水平提供参考。

关键词：变电站；场地沉降；挡墙变形；分析治理

1、地形地貌及工程地质条件

某变电站所处的地形是一座由东、西向分布的完全矮山，山顶比较平坦，除了南边有16度左右的斜坡，其余的都比较平缓，坡度一般在5~8度之间。该地块的初始地势为宽缓的坡面，地面高程为490-500米，相对高度为1-7米。由于地形和岩性的影响，场地的地下水主要是基岩裂缝水，其次是粘土中的少量上层水。该地块的微地形是一座与周边平原相对高差较大的独立山丘，大约20米左右。现场以粘土、泥质为主，不渗透水。基岩孔隙水是从地表径流中吸收大气降水，并在地下埋深。场地上层为第四系冰水沉积（Qfgl)，中央为Qel粘土，下为白垩纪夹关组K2j。

主要地层从新至老分别为：

素填土（Q4ml）：灰色，褐色，略微湿润，松软。由瓦砾、砖块和粘土构成，其厚度为2~5m，以场地填充为主，在变形区的大多数部位都有分布。

粘土1（Qfgl）：黄褐色，微湿润，坚硬。上部为黄褐色，含有铁、锰质粒子和钙质结核；下段为棕黄色高岭土，部分夹杂着小块小石子。这一层的磨蚀特征是显著的，在纵向和横向上都有发育。这一层的厚度为1.8~6.3m，在整个现场都有。

粘土2（Qel）：紫红色，微湿润，坚硬，含有泥岩和粉砂。这一地层随着岩体表面的变化而变化，其厚度为0.9~2.9m。

泥岩（K2j）：含泥质、粉质、紫红色、泥质、厚层型、不发育裂缝。在这一层与残积土的交界处，岩石质地十分松软，完全风化，厚度在1.0m左右，与强风化层的总厚度不超过2.5m。地层的分布接近于水平。外墙外护壁的垂直高度大约在3-7米左右。在车站西侧、南侧，在围护结构的变形缝中，有滑移裂缝、倾斜裂缝、贯穿裂缝、微裂缝。裂缝的宽度通常在2-3厘米之间，最大的宽度可以达到5厘米。防护墙的排水孔没有排出的痕迹。

滑动裂缝是由墙体向临空面上滑动引起的，其变形特点为：从墙底至墙顶的裂缝宽度基本相同，且不随墙高的增大而增大。这种开裂表明，在临空平面上，挡土墙发生了滑动。斜裂是指沿边坡向边坡方向倾斜而形成的裂缝，其变形特点是：从墙底至墙体顶部，随着墙体高度的增加，顶部裂缝的宽度会越来越大。这种裂缝的形成表明，围护结构在临空面上有一定的倾角。贯穿裂纹是指在拐角处，墙体在垂直方向上发生滑动，而在垂直方向上，混凝土材料在垂直方向发生拉裂时，由地基至墙体顶部的贯通开裂。

2、原因分析及治理

2.1回填土沉降原因分析

经现场勘查，现场回填土以现场平整为主，上部无砂砾。由于各种土体的压缩率不同，而沙性土的压缩率低，渗水能力强，压缩变形可以在很短的时间内完成。而粘性土体则具有高压缩性、低渗透性、孔隙水压力的消散速度缓慢，使其在一定程度上趋于稳定。结果，在建成10多年后，现场的沉降仍未得到很好的控制。对地层中的粘土进行了土工实验，对其膨胀性能进行了分析，结果表明，其裂缝分布于横向和纵向，并填充了灰色高岭土。

根据GBJ112-87《膨胀土地区建筑技术规范》的规定，两种材料的自由膨胀系数δef为51%~53%。这种粘土在遇到水时会发生膨胀。在遇雨时，由于粘性土层的上部荷载比较低，遇水膨胀，导致路面出现裂缝。在此基础上，当土体孔压消失时，粘性土的固结沉降也随之发生。如此反复，路面会龟裂，产生凹痕。

2.2挡墙变形原因分析

挡墙出现的问题主要包括挡墙滑移，挡墙倾斜，排水孔失效。通过对场地土体、挡墙排水不畅的分析，得出了挡墙滑动、倾斜的原因。由于场地回填区的不均匀沉降造成的降雨下渗量增大，而且场地塌陷部分使场地的排水坡度发生变化，使地表水无法沿场地平面排出，而场地范围的降雨则基本都进入了回填土体。而回填土为饱和粘土，由于不能及时排水而在回填土中大量积累，导致回填密实程度低的回填土发生沉降。下渗的雨水无法通过挡土墙的排水孔排出，而是缓慢地沿着基坑渗入，造成基坑长期处于饱和状态，而下渗的孔隙水则会在基坑底部形成浮力，使得基坑的抗剪强度、摩擦力都会大幅下降，造成护坡在基底发生滑动。

此外，在暴雨后，地表水渗透到墙体后坡体中，在墙体后面堆积了大量的地下水，形成了很大的水压，从而对墙体产生了很大的推动力。结果表明，在高水位的情况下，墙体后面的土壤压力会增大，从而使原有的墙体抗倾、抗滑移稳定性显著降低。在常规的工程中，可以忽略地下水对砂土的抗剪强度的影响，但随着含水量的增加，墙体的孔隙水压力增加，有效应力减小，粘聚力和内摩擦角减小，从而导致了较大的主动土压力，从而导致了墙体的倾斜和滑动。

2.3治理措施

从现场的变形来看，由于地基本身的固结时间已超过10年，变电站的护墙尽管有贯通的裂缝、滑移变形和轻微的倾斜，地面塌陷、地面龟裂等问题，但对变电站的安全和稳定性影响并不大，但仍然有很大的隐患，需要采取工程措施来解决。鉴于变电站在工程中的重要性，综合分析，采取了较为保守的处理方法。针对现场回填区的沉陷问题，建议采用沙石、碎石、再次夯实、清理现场排水系统、新建地面排水渠、增加排水盲渠；针对挡土墙的滑动变形问题，提出了一种疏通挡土墙后排水体系，并应用抗滑桩进行加固的方法。

3、结束语

综上所述，变电站作为电力系统中重要的一部分，建设场地的稳固是保证变电站安全运行的基础和前提。因此，根据工程实际，科学分析，找出场地出现沉降问题的原因，同时采取有效的治理措施进行补救，具有重要的现实意义。

参考文献

[1]赵海飞,蒋涛,钟波波.变电站基坑回填土地面沉降分析[J].电力勘测设计,2022,(08):76-80.

[2]车凯,郁金星,宫云茜,焦阳,陈秋,韩忠阁.变电站场地土壤环境调查与评价[J].环境科学与技术,2021,44(S1):120-125.

[3]贲树俊,杨巍,袁俊,范冠宇,张建忙,张华.高沙土地区变电站周边土体流失情况调查研究[J].山西建筑,2020,46(13):43-45.