吕梁500KV变电站地基冻胀事故处理分析

刘鸽

摘 要：针对吕梁500kV变电站地基遭遇的冻胀事故，进行了原因分析，有针对性地提出地基处理方案。经过数年运行，表明对冻胀土地基出现的事故处理方案优越，可为同类地基冻胀事故的处理提供借鉴。

关键词：地基；冻胀；处理

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

吕梁500kV变电站位于山西省吕梁市中阳县神堂峪村东南，地面标高1420～1470m。该工程站内地基有挖方区与填方区两部分，填方区地基处理采用孔内深层强夯法，该工程于2008年竣工。2009年冬季发生冻胀，地面多处隆起，直接影响到工程运行使用。为使该项目正常使用，建设单位决定对该事故进行处理，恢复正常运行。

1.500KV变电站地基冻胀事故调查

经过对该项目全部地基详细察看，受冻胀影响的建筑物、

构筑物有围墙、小室、1#，2#主变、500KV侧PT端子箱、机构箱、500KV云昌线吕霍线5052断路器总控箱、多处地面等受到较为严重的冻胀破坏。具体破坏程度及影响如下：

（1）围墙

1）西围墙中部约80米长（墙外有排水渠部分）外倾约50mm。

2）南围墙有两处向外倾斜约50mm，见图1。

3）西围墙外散水隆起，形成倒坡，见图2。

图1 西围墙外倾照片 图2 散水隆起照片

（2）小室

1）水泵房散水下地基土冻胀，散水隆起，形成倒坡。

2）21#继电器小室、主变及35KV保护小室、51#及52#小室坡道隆起，外门不能正常开启，见图3。

图3 小室坡道隆起，外门开启不便 图4 电源箱倾斜

（3）1#，2#主变、500KV侧PT端子箱倾斜；200KV检修电源箱倾斜约50mm；500KV吕霍线电压互感器端子箱倾斜，见图4。

（4）机构箱

刀闸机构箱、500KV2#主变5013-2A相隔离开关、500KV第5串刀闸机构箱散水下地基土冻胀，散水隆起，槽盒变形，端子排变形，见图6。为应急使用，受冻胀影响后槽盒已锯开。

（5）500KV云昌线吕霍线5052断路器总控箱基础冻裂。

（6）地面

220KV GIS基础处混凝土地面隆起，地面开裂，伸缩缝宽约20mm。

（7）站区东北角混凝土地面隆起约8cm。

图6 端子排、槽盒变形

2.地基冻胀事故原因分析

经过对质量事故现场察看，由设计单位、施工单位、使用单位召集相关专家进行分析，得出导致变电站地基冻胀的原因主要是由于下述原因引起：

（1）气温低。本站2009年11月上旬下雪约厚50～70cm，站区气温-26.50C以下，超过当地历史最低气温-26.30C（2002年12月6日），当地最大冻深92cm（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.站区排水不畅，路牙与站区碎石层不配套，路牙顶面高于碎石层底面，雨水，雪水不能及时外排而渗入土中。土中水沿着温度降低方面生成了冰晶体形状的霜柱，使地面隆起。

（3）围墙外倾主要发生在墙外有排水沟范围，主要是由于墙内土体冻胀，外部没有约束所致。

（4）端子箱、电源箱倾斜是由于基础埋深浅，地基土冻胀所致。

3.处理建议

综合该地基冻胀事故的状况及原因，针对地基土产生冻胀的三要素入手，判明该项目场地为颗粒较细的砂性土、含水率高、地基土所处环境温度低，与冻胀土的三要素十分相符。建议采取相应措施进行有针对性的处理，处理方案如下：

（1）排水防渗方案

1）受冻地基土密实度降低，第二年开春后重新碾压灰土隔水垫层或加厚灰土隔水层。

2）更换路牙，将原路牙换成为带排水孔的路牙，使碎石垫层中水外排。

3）检查排水坡度，使之达到排水畅通。

4）返修冻胀隆起而破损的路面与散水。

（2）地基土置换方案

1）对于已倾斜的端子箱、电源箱基础，将基底埋至冰线以下，按当地气温，应不小于1米。

2）外倾围墙场内部，挖沟换填弱冻胀的砂砾，并在地面做好防水。

3）小室外门坡道下可换填弱冻胀的砂砾。

4.结论

按照上述处理建议方案，全面采用排水防渗方案和地基土置换方案实施，经过三年雨雪寒冷季节的循环运行，该项变电站项目运行正常。

参考文献

[1] 赵考重、刘清阳、王莉.地基土冻胀造成建筑物破坏[J].四川建筑科学研究，2004（4）：72-73.

[2] 邓泽华、冯雯桦.冷库地基土冻胀问题及处理[J].低温与特气.2001（2）：39-40.

[3] 王守义、朱涛.谈地基土不均匀冻胀对建筑物破坏及其防治[J].林业科技情报，1995（2）：41-42.

[4] 谭学礼.季节性冻土地基与基础设计和施工建议[J].低温建筑技术，1980（1）：12-13.

摘 要：针对吕梁500kV变电站地基遭遇的冻胀事故，进行了原因分析，有针对性地提出地基处理方案。经过数年运行，表明对冻胀土地基出现的事故处理方案优越，可为同类地基冻胀事故的处理提供借鉴。

关键词：地基；冻胀；处理

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

吕梁500kV变电站位于山西省吕梁市中阳县神堂峪村东南，地面标高1420～1470m。该工程站内地基有挖方区与填方区两部分，填方区地基处理采用孔内深层强夯法，该工程于2008年竣工。2009年冬季发生冻胀，地面多处隆起，直接影响到工程运行使用。为使该项目正常使用，建设单位决定对该事故进行处理，恢复正常运行。

1.500KV变电站地基冻胀事故调查

经过对该项目全部地基详细察看，受冻胀影响的建筑物、

构筑物有围墙、小室、1#，2#主变、500KV侧PT端子箱、机构箱、500KV云昌线吕霍线5052断路器总控箱、多处地面等受到较为严重的冻胀破坏。具体破坏程度及影响如下：

（1）围墙

1）西围墙中部约80米长（墙外有排水渠部分）外倾约50mm。

2）南围墙有两处向外倾斜约50mm，见图1。

3）西围墙外散水隆起，形成倒坡，见图2。

图1 西围墙外倾照片 图2 散水隆起照片

（2）小室

1）水泵房散水下地基土冻胀，散水隆起，形成倒坡。

2）21#继电器小室、主变及35KV保护小室、51#及52#小室坡道隆起，外门不能正常开启，见图3。

图3 小室坡道隆起，外门开启不便 图4 电源箱倾斜

（3）1#，2#主变、500KV侧PT端子箱倾斜；200KV检修电源箱倾斜约50mm；500KV吕霍线电压互感器端子箱倾斜，见图4。

（4）机构箱

刀闸机构箱、500KV2#主变5013-2A相隔离开关、500KV第5串刀闸机构箱散水下地基土冻胀，散水隆起，槽盒变形，端子排变形，见图6。为应急使用，受冻胀影响后槽盒已锯开。

（5）500KV云昌线吕霍线5052断路器总控箱基础冻裂。

（6）地面

220KV GIS基础处混凝土地面隆起，地面开裂，伸缩缝宽约20mm。

（7）站区东北角混凝土地面隆起约8cm。

图6 端子排、槽盒变形

2.地基冻胀事故原因分析

经过对质量事故现场察看，由设计单位、施工单位、使用单位召集相关专家进行分析，得出导致变电站地基冻胀的原因主要是由于下述原因引起：

（1）气温低。本站2009年11月上旬下雪约厚50～70cm，站区气温-26.50C以下，超过当地历史最低气温-26.30C（2002年12月6日），当地最大冻深92cm（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.站区排水不畅，路牙与站区碎石层不配套，路牙顶面高于碎石层底面，雨水，雪水不能及时外排而渗入土中。土中水沿着温度降低方面生成了冰晶体形状的霜柱，使地面隆起。

（3）围墙外倾主要发生在墙外有排水沟范围，主要是由于墙内土体冻胀，外部没有约束所致。

（4）端子箱、电源箱倾斜是由于基础埋深浅，地基土冻胀所致。

3.处理建议

综合该地基冻胀事故的状况及原因，针对地基土产生冻胀的三要素入手，判明该项目场地为颗粒较细的砂性土、含水率高、地基土所处环境温度低，与冻胀土的三要素十分相符。建议采取相应措施进行有针对性的处理，处理方案如下：

（1）排水防渗方案

1）受冻地基土密实度降低，第二年开春后重新碾压灰土隔水垫层或加厚灰土隔水层。

2）更换路牙，将原路牙换成为带排水孔的路牙，使碎石垫层中水外排。

3）检查排水坡度，使之达到排水畅通。

4）返修冻胀隆起而破损的路面与散水。

（2）地基土置换方案

1）对于已倾斜的端子箱、电源箱基础，将基底埋至冰线以下，按当地气温，应不小于1米。

2）外倾围墙场内部，挖沟换填弱冻胀的砂砾，并在地面做好防水。

3）小室外门坡道下可换填弱冻胀的砂砾。

4.结论

按照上述处理建议方案，全面采用排水防渗方案和地基土置换方案实施，经过三年雨雪寒冷季节的循环运行，该项变电站项目运行正常。

参考文献

[1] 赵考重、刘清阳、王莉.地基土冻胀造成建筑物破坏[J].四川建筑科学研究，2004（4）：72-73.

[2] 邓泽华、冯雯桦.冷库地基土冻胀问题及处理[J].低温与特气.2001（2）：39-40.

[3] 王守义、朱涛.谈地基土不均匀冻胀对建筑物破坏及其防治[J].林业科技情报，1995（2）：41-42.

[4] 谭学礼.季节性冻土地基与基础设计和施工建议[J].低温建筑技术，1980（1）：12-13.

摘 要：针对吕梁500kV变电站地基遭遇的冻胀事故，进行了原因分析，有针对性地提出地基处理方案。经过数年运行，表明对冻胀土地基出现的事故处理方案优越，可为同类地基冻胀事故的处理提供借鉴。

关键词：地基；冻胀；处理

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

吕梁500kV变电站位于山西省吕梁市中阳县神堂峪村东南，地面标高1420～1470m。该工程站内地基有挖方区与填方区两部分，填方区地基处理采用孔内深层强夯法，该工程于2008年竣工。2009年冬季发生冻胀，地面多处隆起，直接影响到工程运行使用。为使该项目正常使用，建设单位决定对该事故进行处理，恢复正常运行。

1.500KV变电站地基冻胀事故调查

经过对该项目全部地基详细察看，受冻胀影响的建筑物、

构筑物有围墙、小室、1#，2#主变、500KV侧PT端子箱、机构箱、500KV云昌线吕霍线5052断路器总控箱、多处地面等受到较为严重的冻胀破坏。具体破坏程度及影响如下：

（1）围墙

1）西围墙中部约80米长（墙外有排水渠部分）外倾约50mm。

2）南围墙有两处向外倾斜约50mm，见图1。

3）西围墙外散水隆起，形成倒坡，见图2。

图1 西围墙外倾照片 图2 散水隆起照片

（2）小室

1）水泵房散水下地基土冻胀，散水隆起，形成倒坡。

2）21#继电器小室、主变及35KV保护小室、51#及52#小室坡道隆起，外门不能正常开启，见图3。

图3 小室坡道隆起，外门开启不便 图4 电源箱倾斜

（3）1#，2#主变、500KV侧PT端子箱倾斜；200KV检修电源箱倾斜约50mm；500KV吕霍线电压互感器端子箱倾斜，见图4。

（4）机构箱

刀闸机构箱、500KV2#主变5013-2A相隔离开关、500KV第5串刀闸机构箱散水下地基土冻胀，散水隆起，槽盒变形，端子排变形，见图6。为应急使用，受冻胀影响后槽盒已锯开。

（5）500KV云昌线吕霍线5052断路器总控箱基础冻裂。

（6）地面

220KV GIS基础处混凝土地面隆起，地面开裂，伸缩缝宽约20mm。

（7）站区东北角混凝土地面隆起约8cm。

图6 端子排、槽盒变形

2.地基冻胀事故原因分析

经过对质量事故现场察看，由设计单位、施工单位、使用单位召集相关专家进行分析，得出导致变电站地基冻胀的原因主要是由于下述原因引起：

（1）气温低。本站2009年11月上旬下雪约厚50～70cm，站区气温-26.50C以下，超过当地历史最低气温-26.30C（2002年12月6日），当地最大冻深92cm（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.站区排水不畅，路牙与站区碎石层不配套，路牙顶面高于碎石层底面，雨水，雪水不能及时外排而渗入土中。土中水沿着温度降低方面生成了冰晶体形状的霜柱，使地面隆起。

（3）围墙外倾主要发生在墙外有排水沟范围，主要是由于墙内土体冻胀，外部没有约束所致。

（4）端子箱、电源箱倾斜是由于基础埋深浅，地基土冻胀所致。

3.处理建议

综合该地基冻胀事故的状况及原因，针对地基土产生冻胀的三要素入手，判明该项目场地为颗粒较细的砂性土、含水率高、地基土所处环境温度低，与冻胀土的三要素十分相符。建议采取相应措施进行有针对性的处理，处理方案如下：

（1）排水防渗方案

1）受冻地基土密实度降低，第二年开春后重新碾压灰土隔水垫层或加厚灰土隔水层。

2）更换路牙，将原路牙换成为带排水孔的路牙，使碎石垫层中水外排。

3）检查排水坡度，使之达到排水畅通。

4）返修冻胀隆起而破损的路面与散水。

（2）地基土置换方案

1）对于已倾斜的端子箱、电源箱基础，将基底埋至冰线以下，按当地气温，应不小于1米。

2）外倾围墙场内部，挖沟换填弱冻胀的砂砾，并在地面做好防水。

3）小室外门坡道下可换填弱冻胀的砂砾。

4.结论

按照上述处理建议方案，全面采用排水防渗方案和地基土置换方案实施，经过三年雨雪寒冷季节的循环运行，该项变电站项目运行正常。

参考文献

[1] 赵考重、刘清阳、王莉.地基土冻胀造成建筑物破坏[J].四川建筑科学研究，2004（4）：72-73.

[2] 邓泽华、冯雯桦.冷库地基土冻胀问题及处理[J].低温与特气.2001（2）：39-40.

[3] 王守义、朱涛.谈地基土不均匀冻胀对建筑物破坏及其防治[J].林业科技情报，1995（2）：41-42.

[4] 谭学礼.季节性冻土地基与基础设计和施工建议[J].低温建筑技术，1980（1）：12-13.