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摘要：当设备基础压力超过地基的允许承载力时，将引起地基沉降；当地基沉降超过允许值时，就会造成设备基础扭曲变形甚至断裂，从而影响设备的安全稳定运行甚至造成设备倒塌损毁事故。本文对可能造成变电站设备基础沉降的原因进行了认真分析，并提出了相应的预控措施建议。
关键词：变电站设备基础地基承载力沉降
某地一新建35kV变电站在吊装10kV开关箱就位时，发生了开关箱基础不均匀下沉并断裂事件，虽然10kV开关箱没有受损，但最终不得不对开关箱基础进行返工，这样造成了重大资金损失及时间浪费。为从这一案例中吸取教训，特对可能造成变电站设备基础沉降的原因及预控措施进行分析。
一、变电站设备基础沉降原因分析
变电站设备基础沉降分为整体均匀下沉和不均匀下沉，究其根本原因，是由于基础压力超过地基的允许承载力造成地基局部或整体沉降。当地基局部或整体沉降超过一定范围时，就会造成设备基础扭曲变形甚至断裂，从而影响设备的安全稳定运行甚至造成设备倒塌损毁事故。而造成基础压力超过地基允许承载力的原因较多，这里主要从地勘、设计、施工、运维等几个环节进行分析。
1、地勘结论是否精准
地质条件对变电站设备地基承载力有着决定性的影响。由于地质条件具有许多不确定因素，其中淤泥层、粉质黏土、强风化岩层分布的范围和深度对地基的稳定性影响较大，因为这三种土层属于高压缩性土，含水量较高、土层的孔隙较大、抗剪强度低，严重影响地基的强度和承载力。因此，负责进行变电站地质条件信息收集的地质状况勘察就显得尤为重要。
如果地质钻探中钻孔过少或深度不够，将造成地质状况勘察报告不能准确反映地下真实情况，这将影响着变电站站址选择及设计方案的出炉，特别是地勘数据决定着设计方案中的地基承载力取值大小及基础形式、尺寸的选择等。如果因为地质状况勘察结论不精准造成设计时地基承载力取值过高，而当基础上部设备较重时，就可能会造成基底压力大于实际的地基承载力，进而造成设备基础下沉。
2、设计方案是否科学
设计时，基础需要满足承载能力、变形及稳定性等要求。而地基承载力取值准不准确、基础尺寸取值合不合理、基础形式选择合适不合适、排水方案科学不科学等因素，都有可能影响变电站设备基础的稳定性。
设计过程中，设计人员如果因为失误而造成地基承载力取值过高、对不良地基本该制定加固方案而未制定、亦或是设计中设备基础尺寸选取偏小、地基持力层开挖深度不够等情况，均有可能造成基础压力大于地基承载力，进而造成设备基础下沉。同时，当设计的排水方案不科学时，也极易造成地面渗水或地下管沟漏水浸入地基土，最终造成地基土含水量大幅增加，从而大幅降低地基的承载力。
3、施工质量是否合格
原材料材质是否合格、是否照图施工、所采取的施工方法、施工顺序是否科学等因素都将影响到地基及设备基础的质量，可以说施工过程中的任何一个环节都很重要，甚至一个细微的环节，都有可能埋下导致设备基础沉降的隐患。
施工所用的原材料质量是工程质量的基础，如果原材料的质量得不到保证，则所形成的实体工程质量也将无法得到保障。基础施工中所用钢筋、水泥、砂石的质量出现问题，则将直接导致设备基础主体承载力的下降。
施工过程中，如果未严格按设计要求进行地基土加固，比如地基土夯实处理的深度不均匀、灰土垫层中含灰量偏少、厚度不均匀等，都会影响地基土的承载力；基础施工中，砂浆配合比不满足设计要求，砂浆的稠度不够，或砂浆厚薄不均，强度分布不均匀，均易造成地基基础开裂，从而使地基主体结构遭到破坏，导致设备基础沉降；甚至临近区域施工过程中如果产生过大的振动、挤压等，都可能会引起地基变形，从而降低承载力。
如果回填土没有严格按设计要求逐层进行回填并夯实，而是一次性回填，将影响回填土压实质量；回填土中如果含有大石块，将造成回填土孔隙过大。这些都容易造成回填土严重积水渗入地基土或直接流入地基土，大幅降低地基的承载力。
设备吊装过程中，如果基础上部设备重心偏移，则在基础底部将产生不均匀附加应力，造成地基承受的压力不均匀，当超过极限时就会造成地基下沉。
4、运行维护是否得当
如果地基基面排水设施运行维护不当，造成排水不畅或完全堵塞，或地下管道破裂漏水，将会使地基浸水软化，从而造成地基承载力严重下降。
二、预控措施建议
针对上述对变电站设备基础沉降原因的分析，为防范沉降事件的发生，特提出以下措施建议：
1、确保地勘结论精准
地勘报告是设计工作的主要依据之一，必须加强地勘工作人员的业务素质和工作责任心，坚决杜绝地勘工作流于形式或根本就不搞地勘情形的发生，确保地勘工作质量和地勘报告的真实性、可靠性。
2、确保设计方案科学
设计图是施工单位进行施工的依据，所以必须确保设计方案的科学性。
一是应根据变电站各个部位的地质状况，优化设备平面布局。
二是应全面、谨慎考虑地基沉降，特别是不良地基，应进行可靠的地基土沉降验算，同时考虑回填土附加应力以及基础自重和设备荷载可能引起的沉降，应提前在设计方案中制定地基加固措施，提升地基承载力；对沉降要求较高的设备基础（比如与其它设备间存在硬连接的设备或者重型设备等的基础）也不亦采用天然地基作为基础的持力层，也应在设计方案中对设备基础下的地基土制定加固措施。
三是按照地基承载力确定好地基底面尺寸后，在条件允许的情况下，可以适度调大地基和设备基础尺寸，确保一定的承载力裕度。
四是确保设计方案中基础形式选择合理，尽量选取对地基沉降不敏感的结构，必要时可以考虑在基础间增加连接梁，增加基础的刚度提升其承载力。
五是确保排水系统设计合理，应结合变电站水文地质情况合理设置排水措施。如果施工工期跨雨季，还应做好雨季的场地排水措施。
3、确保施工质量合格
施工单位应该抛弃“只顾赚钱”这种短视行为，而应放眼长远，树立“质量为本”的理念，坚决杜绝牺牲质量换取利润的做法。
一是加强培训管理，确保工作人员的技能水平和工作责任心。
二是采用质量合格且满足设计要求的原材料，确保使用的钢筋、水泥、砂石等的型号、规格、性能、数量与设计一致，坚决杜绝劣质、不合格材料用于工程实体。
三是施工过程中，做到严格按设计和规范要求安全、文明施工，采用合理的施工方法，合理安排施工顺序，杜绝野蛮施工，认真落实质量自检工作，确保工程实体质量。对地基开挖深度、尺寸以及基础钢筋绑扎、浇筑、土方回填等关键环节，自觉做到待监理现场检查验收合格后才能进行下一道工序工作。做好成品养护及保护，保证合理的养护方法和养护时间。
四是对检查发现的问题，及时进行认真整改。施工中存在疑问时，不能盲目施工，应及时汇报监理，并按业主、设计、监理、施工共同商讨意见执行。
4、确保监管措施到位
由于地基和基础属于隐蔽性工程，业主、监理必须加强事前监管，督促施工单位严格按设计和规范要求进行施工质量控制。
一是加强进场施工单位及人员的审核把关，杜绝不满足资质要求的单位和人员进入。
二是加强进场材料的检查验收，确保符合设计要求，杜绝不合格材料进入施工环节。
三是加强验槽、验筋工作，确保验收检查不走过场，同时对浇筑过程认真进行监督，及时发现并规避质量问题。
5、确保运行维护得当
一是定期巡视清理排水设施，特别是雨季到来前，加强排水沟道、管道的巡视，及时发现受损和堵塞情况。存在受损的，及时进行维修；存在堵塞的，及时进行淤泥、杂物的清除工作，确保排水顺畅。
二是科学合理设置沉降观测点，定期观测分析，及时发现沉降问题。
三、结束语
造成变电站设备基础沉降的原因较多，本文重点从地勘、设计、施工、运维等几个环节进行了认真分析，并提出了相应的预控措施。为杜绝设备基础下沉事件发生，我们要千方百计保证地基及设备基础的承载力，从而确保设备的安全稳定运行。
作者简介：
王光辉，1971年12月出生，男，硕士，高级工程师，注册监理工程师，主要从事电力工程监理工作。