摘 要：文章根據(jù)地基土的凍脹性規(guī)律，從高寒地區(qū)電力設(shè)施設(shè)計(jì)、施工、使用階段提出了對(duì)地基凍害有效的防治措施，為高寒地區(qū)電力設(shè)施地基凍害的防治提供了參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：高寒地區(qū)；電力設(shè)施；凍害；防治措施

前言

青海省位于中國(guó)西北部，總面積72.23萬(wàn)平方公里，全省平均海拔3000多米，冬天平均最低溫度達(dá)到-20℃，最高溫度也只有-7℃，屬于高寒地區(qū)，目前在青海電力設(shè)施建設(shè)中，經(jīng)常遇到因地基處理不當(dāng)而發(fā)生的凍脹事故。埋深太淺，地下水位上升，人為因素減少基礎(chǔ)埋深等因素，造成設(shè)施基礎(chǔ)不均勻沉降。為了預(yù)防此類事故的發(fā)生，保證電力設(shè)施的安全穩(wěn)定運(yùn)行，我們要認(rèn)識(shí)和掌握土的凍脹規(guī)律，采取有效的防治措施和正常的維護(hù)措施，才能有效地解決電力設(shè)施的凍害問(wèn)題。

1 地基土的凍脹性分析

影響地基土凍脹性的因素有土的顆粒粗細(xì)、溫度的高低和土的含水量。

（1）地基土的顆粒越細(xì)，凍脹性就越大；地基土中粗顆粒含量越多，凍脹性就越小。

（2）溫度越低，受凍時(shí)間越長(zhǎng)，凍脹性就越大；溫度越高，受凍時(shí)間越短，凍脹性就越小。

（3）地基土中的含水量越大，凍脹性就越大，土中含水量越小，凍脹性就越?。坏叵滤辉礁?，凍脹性就越大，地下水位越低，凍脹性就越小。

2 設(shè)計(jì)階段的凍害防治措施

2.1 選擇合適的基礎(chǔ)形式

在凍脹性土上建設(shè)電力設(shè)施，為了防止凍害要選擇適宜的基礎(chǔ)形式，如砂墊層基礎(chǔ)、墩式基礎(chǔ)外、楔形基礎(chǔ)、樁基等。地基土受凍后，對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生三個(gè)凍脹力，一個(gè)是地基土的凍脹力，還有兩個(gè)是法向凍切力和切向凍切力。采用砂墊層可使凍脹力減??；采用上小下大的楔形基礎(chǔ)可使凍切力減弱；在基礎(chǔ)外側(cè)面回填非凍脹性材料，可消除法向凍切力和切向凍切力。

2.2 懸挑構(gòu)件的凍害防治措施

電力設(shè)施基礎(chǔ)中的懸挑構(gòu)件，為了防止地基凍害，下面要填上30cm以上厚度的沙礫、爐渣等非凍脹性材料，并留出10～15cm的空隙，懸挑構(gòu)件端部要避免與室外地坪中的凍脹性土直接接觸，填以足夠深度和寬度的沙礫、爐渣等非凍脹性材料。

2.3 新舊基礎(chǔ)聯(lián)結(jié)的凍害防治措施

電力設(shè)施擴(kuò)建、改造中，因土地限制或功能要求，需要新建建筑物緊靠原有建筑物建設(shè)，新舊基礎(chǔ)聯(lián)結(jié)處需要設(shè)置變形縫來(lái)防止地基凍害，如果新建基礎(chǔ)需要搭在舊基礎(chǔ)上時(shí)，新建基礎(chǔ)要懸挑，不得直接搭接在舊基礎(chǔ)上，新舊基礎(chǔ)在垂直、水平方向都要留變形縫來(lái)防止凍脹。

2.4 采用強(qiáng)夯法改善地基土的凍脹性

采用強(qiáng)夯法處理凍脹性地基土。強(qiáng)夯有很大的擊能，使土體產(chǎn)生很大的沖擊波及沖擊應(yīng)力，使土的孔隙受到壓縮，夯實(shí)周圍土產(chǎn)生裂縫，土中孔隙水能順利通過(guò)裂隙排出而固結(jié)，從而改變了地基土結(jié)構(gòu)，不但能大大提高地基土的承載能力，還可改善地基土的凍脹性。

2.5 室內(nèi)溫度不均勻房屋的凍害防治措施

電力設(shè)施建設(shè)中，為了節(jié)約資金和滿足功能要求，在建筑物內(nèi)有人活動(dòng)和有溫度要求的房間設(shè)置暖氣，在設(shè)備間、電纜層和沒(méi)有溫度要求的房間不設(shè)置暖氣，這樣冬季室內(nèi)溫度不均勻，在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)埋深不能太淺，避免有暖氣房間基礎(chǔ)下無(wú)凍脹力作用，而無(wú)暖氣房間基礎(chǔ)下殘留凍土層的凍脹力對(duì)建筑物產(chǎn)生作用，造成整棟建筑物出現(xiàn)不均勻凍脹力作用而破壞。這類建筑物基礎(chǔ)埋深要在當(dāng)?shù)貎錾罹€以下。

2.6 適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)措施改善地基凍害

電力設(shè)施建設(shè)中常用的磚石條形基礎(chǔ)，如果設(shè)計(jì)有足夠剛度的現(xiàn)澆鋼筋混凝土基礎(chǔ)圈梁，可以調(diào)節(jié)土凍脹引起的不均勻凍脹力，也是一項(xiàng)防止電力設(shè)施遭受地基凍害的措施。

3 施工階段的凍害防治措施

3.1 基礎(chǔ)施工中的凍害防治措施

為了避免凍切力對(duì)基礎(chǔ)側(cè)面的作用，在條形及獨(dú)立毛石基礎(chǔ)施工時(shí)，要求基礎(chǔ)側(cè)面平整，禁止采用滿槽灌的施工方法，防止基礎(chǔ)出現(xiàn)上寬下窄、上大下??；回填時(shí)在基礎(chǔ)外側(cè)建議回填20cm厚度的沙礫、爐渣等非凍脹性材料。

3.2 跨年施工工程中的凍害防治措施

跨年施工的工程，當(dāng)基礎(chǔ)梁下有凍脹性土?xí)r，防了防止因土體凍脹將基礎(chǔ)梁破壞，要在梁下回填含水量較低的沙礫、爐渣等松散材料，并預(yù)留5～15cm的空隙。

3.3 冬期施工中的凍害防治措施

近幾年國(guó)家電網(wǎng)公司在青海地區(qū)的電力設(shè)施投資較大，建設(shè)任務(wù)重，為了保證工期，無(wú)法避免在冬季進(jìn)行基礎(chǔ)施工，基槽開挖后，有時(shí)基礎(chǔ)工程施工還需要等待一段時(shí)間，為了避免地基凍結(jié)，深度暫時(shí)不挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高，留一層土并覆蓋保溫材料，確保地基不遭受凍結(jié)。

冬季開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，如仍有較厚凍結(jié)土層，禁止在凍土上進(jìn)行基礎(chǔ)施工，必須將凍土全部挖除，用非凍結(jié)的土回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高，才能進(jìn)行基礎(chǔ)施工。

3.4 回填土的凍害防治措施

電力設(shè)施設(shè)備基礎(chǔ)、建筑物、電纜溝、暖氣溝等施工完畢后，不得用凍土回填，避免凍土融化后回填土下沉，造成室內(nèi)外地面塌陷。

4 使用階段的凍害防治措施

4.1 電力設(shè)施周邊禁止擅自挖土減少基礎(chǔ)埋深

某110kV變電所主控樓位于城市道路旁邊，當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁剡_(dá)到零下38℃，地基系凍脹性土，室內(nèi)電暖氣供暖，采用水泥砂漿毛石基礎(chǔ)，埋深1.5米；因當(dāng)?shù)厥姓缆犯脑欤缆窐?biāo)高降低，該主控樓東側(cè)墻外地坪被挖除0.9米，造成東側(cè)墻毛石基礎(chǔ)裸露，冬季地基土受凍嚴(yán)重，經(jīng)歷3個(gè)冬季，東側(cè)墻體出現(xiàn)裂縫，外墻抹灰層脫落。

鑒于上述受凍害建筑物實(shí)例，不應(yīng)在電力設(shè)施基礎(chǔ)外側(cè)擅自挖土興建使原基礎(chǔ)埋深減少的建、構(gòu)筑物。如果因電力設(shè)施擴(kuò)建、增容等，需要從現(xiàn)有建筑物內(nèi)增加電纜、管道等需要通過(guò)基礎(chǔ)時(shí)，施工完畢要及時(shí)恢復(fù)開挖部分基礎(chǔ)和地面，避免地基土受到不均勻凍脹，導(dǎo)致建筑物破壞。

4.2 使用階段定期維護(hù)可有效防治凍害

通常電力設(shè)施竣工驗(yàn)收合格后，建設(shè)管理單位交付運(yùn)行單位使用，因使用單位沒(méi)有正常維護(hù)，發(fā)生雨水、管道漏水進(jìn)入地基，改變地基土的凍脹性，發(fā)生凍害情況時(shí)有發(fā)生，為了確保電力設(shè)施的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在使用過(guò)程中要安排專人定期進(jìn)行檢查維護(hù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

在高寒地區(qū)凍脹性地基上的電力設(shè)施設(shè)計(jì)、施工、使用當(dāng)中，上述各項(xiàng)措施的選用，只要從實(shí)際出發(fā)，做到目的明確，有所側(cè)重，互相補(bǔ)充，設(shè)計(jì)階段采取可靠措施，施工階段加強(qiáng)管理，做好監(jiān)督檢查，使用階段注意維護(hù)，防止人為及自然破壞，就能防止凍害事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]傅裕壽.土力學(xué)與地基基礎(chǔ)[M].清華大學(xué)出版社，2009.

作者簡(jiǎn)介：蔡有鵬（1971，1-），男，青海人，工程師，長(zhǎng)期從事電力工程建設(shè)工作。