蔡立川（四川錦能電力設(shè)計(jì)有限公司，四川　成都　610000）

地下水與變電站建設(shè)的研究

蔡立川
（四川錦能電力設(shè)計(jì)有限公司，四川成都610000）

在變電站的選址設(shè)計(jì)和建設(shè)中，必須做好水文地質(zhì)的勘測(cè)。而地下水的埋藏條件，更是評(píng)價(jià)水文地質(zhì)條件的重要依據(jù)，必須通過(guò)詳細(xì)觀察地下水位、采取水樣進(jìn)行水質(zhì)分析，以及進(jìn)行抽水試驗(yàn)等等，詳細(xì)了解地下水的動(dòng)態(tài)規(guī)律和變化趨勢(shì)，并以此提出相應(yīng)的防治措施與建議。本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，從地下水對(duì)變電站建設(shè)的影響出發(fā)，并就相應(yīng)的防治水策略進(jìn)行了分析與探討。

地下水；變電站；建設(shè)；設(shè)計(jì)

影響變電站選址設(shè)計(jì)和正常建設(shè)生產(chǎn)的水文地質(zhì)因素，主要包括了地下水水位、地下水水量以及地下水酸堿度這三個(gè)因素。其中，地下水水位的變化及動(dòng)態(tài)規(guī)律，將可能對(duì)變電站建筑物及構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)及性能造成影響；而地下水水量、水質(zhì)，則決定了變電站建設(shè)和日常生產(chǎn)中水源的補(bǔ)給和取水方式；地下水的酸堿度或各類離子含量，則會(huì)直接影響到變電站建筑物及構(gòu)筑物的鋼筋、混凝土、線纜等的耐久性，當(dāng)其腐蝕性過(guò)高時(shí)必須采取相應(yīng)的防腐蝕方案。

表1　各類井點(diǎn)降水法的適用范圍表

一、地下水水位對(duì)變電站建設(shè)的影響及防治策略

1地下水水位對(duì)變電站基礎(chǔ)抗拔力的影響

變電站構(gòu)支架基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)驗(yàn)算其抗拔系數(shù)，當(dāng)建筑基礎(chǔ)處于地下水水位以下時(shí)，必須考慮到浮力的影響。本文以某變電站基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為例，分析地下水水位對(duì)變電站基礎(chǔ)抗拔力的具體影響。某構(gòu)架基礎(chǔ)采用了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)階梯式基礎(chǔ)，其底板平面尺寸和第一階梯的平面尺寸分別為2×2m和 1×1m，每一級(jí)的階梯高度為0.5m，基礎(chǔ)埋深為2.5m。構(gòu)架基礎(chǔ)抗拔穩(wěn)定條件為：

在上式（1）中，T是指構(gòu)架基礎(chǔ)的上拔力；G和G0則分別是指基礎(chǔ)的自重以及基礎(chǔ)底板上的土重；KG則是指短期荷載作用下，所驗(yàn)算得出的基礎(chǔ)的抗拔穩(wěn)定系數(shù)，取值為1.0。當(dāng)不考慮地下水位時(shí)，基礎(chǔ)極限抗拔力Tmax=（G+G0）×0.9為171kN；而當(dāng)?shù)叵滤辉?m標(biāo)高時(shí)，計(jì)算出該基礎(chǔ)的極限抗拔力Tmax的值為94.5kN。前后的比值94.5/171=0.55，由此可以看出地下水水位的變化，對(duì)變電站基礎(chǔ)的抗拔有較大的影響，其抗拔力下降了約45%，因此在變電站設(shè)計(jì)時(shí)，構(gòu)架或存在傾覆條件的支架基礎(chǔ)必須考慮到地下水水位的變化。

2地下水對(duì)變電站內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)的影響

變電站在設(shè)計(jì)選址時(shí)，一般不宜選址在軟土地基上，因?yàn)槠浯嬖诤控S富、承載力低以及壓縮量較高等問(wèn)題，也容易發(fā)生不均勻沉降或基坑坍塌等現(xiàn)象，影響到變電站的建設(shè)和正常運(yùn)行。部分地區(qū)選址困難，不可避免軟土地基時(shí)，就必須考慮到地下水水位的變化影響，并采取有效的排水加固措施，以保證變電站的正常施工建設(shè)。

目前，變電站建設(shè)中較為常見(jiàn)的軟土地基的處理技術(shù)有：固化劑法、深層攪拌法、真空預(yù)壓法、土工合成材料法、振沖碎石樁法、灰土擠密樁法等等，以上方法都可以起到降低地下水位，提高變電站地基土強(qiáng)度的目的。以真空預(yù)壓法為例，該方法是在需要加固的軟土地基中內(nèi)部設(shè)置塑料排水板，然后在外層設(shè)置砂墊層和吸水管道，并利用真空裝置進(jìn)行抽氣，使地基內(nèi)外層產(chǎn)生氣壓差，從而進(jìn)行排水、排氣。真空預(yù)壓法的特點(diǎn)是施工工藝及施工設(shè)備均較為簡(jiǎn)單，可以大面積的施工建設(shè)，且施工時(shí)間較短。

灰土擠密樁法，可在地基中成孔并分層填入灰土進(jìn)行夯實(shí)。這種方法可以得到柔性樁復(fù)合地基，并適用于濕陷性黃土、雜填土、素填土等地基的地下水排除和加固，其處理深度通常在5m～15m左右?；彝翑D密樁法的特點(diǎn)是施工簡(jiǎn)便，且不需要開(kāi)挖和回填施工，其填料多就地取材，施工造價(jià)也較低。

3地下水對(duì)變電站基坑建設(shè)的影響

在變電站基礎(chǔ)施工建設(shè)過(guò)程中，當(dāng)基坑內(nèi)外的地下水位差較大時(shí)，就容易出現(xiàn)潛蝕、流砂、管涌、滲透等破壞現(xiàn)象，從而導(dǎo)致基坑邊坡失穩(wěn)，并對(duì)變電站建筑物結(jié)構(gòu)及施工安全造成影響。為此，在變電站基坑開(kāi)挖施工中，還必須采取切實(shí)可行的治水方案，以有效保證工程建設(shè)質(zhì)量與施工安全。目前，為盡量降低地下水水位對(duì)變電站基坑建設(shè)的影響，主要從兩方面進(jìn)行，一方面是做好地下水的堵截，另一方面則是盡量降低地下水位。

（1）地下水堵截方案

按當(dāng)前的技術(shù)與工藝條件，可用于變電站建設(shè)中地下水堵截的技術(shù)方案主要有：地下連續(xù)墻、夾心墻、防滲帷幕、鋼板樁、凍結(jié)法等等。其中，地下連續(xù)墻以鋼筋混凝土作為基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)，它既可以承受較大的側(cè)土壓力，又可以有效防止地下水的入侵，對(duì)于滲透性較小和較軟弱的地質(zhì)土層，有較好的止水效果；而夾心墻則是在基坑的稀漿槽中再挖設(shè)一條溝槽，然后再向槽內(nèi)灌注混凝土，形成的防滲擋土墻，夾心墻技術(shù)既可以起到對(duì)地下水的堵截作用，又能對(duì)基坑邊坡起到一定的支護(hù)作用，但施工造價(jià)偏高；防滲帷幕，則主要是在基坑四周或者底部，采用高壓噴射注漿、深層攪拌等施工方法，在基坑四周或底部形成連續(xù)的墻幕，防滲阻水，這些方案可根據(jù)水量、水壓、地質(zhì)條件、工藝靈活選用，技術(shù)條件特別復(fù)雜時(shí)需進(jìn)行專項(xiàng)試驗(yàn)。

（2）基坑降水方案

當(dāng)?shù)叵滤桓叱龌拥牡酌鏁r(shí)，則應(yīng)當(dāng)對(duì)基坑采用降水措施。較為常用的基坑降水方案，主要有明溝排水方案和井點(diǎn)降水方案這兩種。

①明溝排水方案

這種降水方案是在基坑內(nèi)部或者外部，通過(guò)設(shè)置一定數(shù)量的排水溝和集水井，然后再采用抽水設(shè)備將地下水從集水井中抽走的技術(shù)方法。明溝排水方案的特點(diǎn)是施工簡(jiǎn)便、設(shè)備簡(jiǎn)單且成本較低。

②井點(diǎn)排水方案

井點(diǎn)排水方案則是在基坑的周圍，埋深一定數(shù)量能夠滲水的井點(diǎn)管，然后通過(guò)配備一定的抽水設(shè)備，將地下水能連續(xù)不斷地抽走，以保持基坑四周地下水位始終低于基底深度。該方案不僅有利于機(jī)械化施工，而且能適用于不同幾何形狀的基坑。目前在變電站建設(shè)施工中，較為常用的井點(diǎn)降水法主要有：輕型井點(diǎn)法、噴射井點(diǎn)法、電滲井點(diǎn)法、管井井點(diǎn)法等，各類井點(diǎn)法的適用范圍，詳見(jiàn)表1。在實(shí)際建設(shè)施工中，應(yīng)根據(jù)基坑土層巖性、滲透性及工程特點(diǎn)進(jìn)行合理的選用。

二、地下水水量及酸堿度對(duì)變電站建設(shè)的影響及防治策略

1地下水水量對(duì)變電站建設(shè)的影響地下水水量的補(bǔ)給條件與補(bǔ)給量直接決定變電站施工用水和日常生產(chǎn)、生活水源的補(bǔ)給和取水方式。因此，在變電站的選址設(shè)計(jì)階段，必須做好對(duì)地下水水量的地質(zhì)探測(cè)工作，以確定地下水水量、水質(zhì)，并對(duì)變電站選址地區(qū)的供水水源進(jìn)行評(píng)價(jià)。

其中，地下水的水質(zhì)的指標(biāo)主要包括了渾濁度、大腸桿菌群數(shù)量、菌落群數(shù)、水質(zhì)是否有氣味、水質(zhì)微量元素含量等等，當(dāng)?shù)叵滤|(zhì)超標(biāo)時(shí)，應(yīng)采取一定的水質(zhì)處理及凈化技術(shù)；根據(jù)地下水水量情況，確定變電站水源的補(bǔ)給方式、凈化工藝及取水地段。當(dāng)?shù)叵滤床荒軡M足變電站生活水質(zhì)要求以及用水量要求時(shí)，則應(yīng)當(dāng)考慮引接自來(lái)水。

2地下水酸堿度對(duì)變電站建設(shè)的影響

根據(jù)地下水酸堿度，通常分為強(qiáng)酸水（pH＜5）、中性水（pH=5～7）、弱堿性水（pH=7～9）以及強(qiáng)堿性水（pH＞9）這四類。地下水不同的酸堿度對(duì)變電站建筑、構(gòu)筑物基礎(chǔ)的混凝土與鋼筋腐蝕程度也不同，應(yīng)進(jìn)行詳盡的檢測(cè)。

當(dāng)?shù)叵滤釅A度為強(qiáng)酸性水（pH＜5）或者強(qiáng)堿性水（pH＞9）時(shí)，需正確確定建筑的環(huán)境類型，應(yīng)加強(qiáng)混凝土及鋼筋的保護(hù)，在施工建設(shè)中應(yīng)盡量采取抗酸性腐蝕性較強(qiáng)的水泥品種，例如粉煤灰水泥、礦渣水泥等等；在鋼筋混凝土設(shè)計(jì)中，應(yīng)適當(dāng)?shù)募訌?qiáng)鋼筋的保護(hù)層厚度；在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的地下變電站、電纜遂道等的混凝土表面進(jìn)行防水處理，增強(qiáng)地下建筑物抗?jié)B及防腐蝕的能力。而當(dāng)?shù)叵滤釅A度為弱堿性水（pH=7～9）時(shí)，適當(dāng)加強(qiáng)鋼筋的保護(hù)層厚度，以避免鹽對(duì)鋼筋的腐蝕。

結(jié)語(yǔ)

本文從地下水水位、地下水水量以及地下水酸堿度這三個(gè)角度出發(fā)，分析和研究了地下水對(duì)變電站選址設(shè)計(jì)以及施工建設(shè)中的影響，并提出了相應(yīng)的防治措施。綜上所述，地下水對(duì)變電站的正常施工建設(shè)有著較大的影響，必須加強(qiáng)對(duì)站址水文地質(zhì)的勘探工作，通過(guò)做好對(duì)地下水分布情況、水位變化情況、水量水質(zhì)以及酸堿度等情況的詳細(xì)分析與了解，以便在施工建設(shè)中能采取相應(yīng)的防治措施，盡可能的避免因地下水對(duì)變電站的正常施工建設(shè)及運(yùn)行帶來(lái)影響。

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