杜 伊，楊寶平，王宏濤，康亞明

（1. 寧夏超高壓電力工程有限公司，寧夏 銀川 750001; 2.寧夏躍元工程有限公司，寧夏 固原 750000; 3.北方民族大學機電工程學院，寧夏 銀川 750021）

1 引言

變電站在建設和后期運行過程中，常伴有獨立基礎或電纜溝周邊塌陷、不均勻沉降等問題，這些問題并非是事前設計的不合理，而是傳統(tǒng)的回填方法無法夯實，且傳統(tǒng)的施工方法施工速度慢、勞動強度高、綜合效率低。后期維護過程中變電站又處于帶電狀態(tài)，常規(guī)的帶電設備在維修過程中存在隱患。針對這種現(xiàn)狀，本文提出一種新的施工思路，也就是對這些不具備夯實的狹小空間采用灌漿的方式回填，漿液為沙漠砂貧混凝土，在適宜的水灰比下可以實現(xiàn)自密實。為了消除變電站內(nèi)帶電作業(yè)可能引起的潛在放電風險，將沙漠砂貧混凝土漿液制備設備放置在變電站外，將制備漿液用泥漿泵通過管道輸送到上述坑道中，借助于其自密實特性，可以避免因壓實度不夠而引起的回填質(zhì)量無法保證等問題，降低了場內(nèi)帶電設備作用時放電風險，降低了后期維護費用，提高了施工速度，降低了勞動強度，提高了綜合效益。

2 沙漠砂自密實貧混凝土的制備技術(shù)

2.1 配合比設計

貧混凝土是指用較少量水泥的混凝土，一般每方水泥含量為100~200kg，故又稱之為經(jīng)濟性混凝土［1-4］。兼顧技術(shù)參數(shù)和經(jīng)濟指標，本次配合比給出四種配合比，也即沙灰比分別為11∶1.5、11∶2.5和11∶3。水泥摻量的高低對強度有直接影響，但是對于基坑、電纜溝、管廊等的回填，決定回填效果的并非是強度不足，而是壓實度不夠引起的不均勻沉降，故摻入少量水泥即可滿足強度要求。

2.2 標準試塊的制作

本試驗中沙漠砂為毛烏素沙漠邊緣的沙漠沙，該沙漠沙中泛紅，是因含有風化后的紅粘土。按照上述配合比，分別制作了一批試塊，48h后脫模，脫模后置于標準養(yǎng)護箱中養(yǎng)護28d［5-6］。見圖1、圖2。

圖1 不同配合比沙漠砂自密實貧混凝土試塊的制作

圖2 試塊的標準養(yǎng)護

2.3 基本物理力學參數(shù)

養(yǎng)護好的試塊在烘箱中70℃烘干48h后稱重，若2h內(nèi)質(zhì)量無變化，認為已經(jīng)烘干。然后稱重測出其干密度，并置于水中飽和48h后測其飽水質(zhì)量，換算出其體積和質(zhì)量含水率；利用力學試驗機分別測出干燥和飽和時的單軸抗壓強度，這些基礎數(shù)據(jù)匯總后如下表1所示。

表1 自密實沙漠砂貧混凝土的基本物理力學特性

從表1可以看出，沙漠砂自密實貧混凝土有以下幾個特征：

（1）隨著水泥含量的增大，干密度隨之增大，吸水率隨之下降，這是水泥含量增加而密實度提高的表現(xiàn)；

（2）水泥含量增加雖然強度有所提高，但材料成本也隨之增加，根據(jù)本次實驗和現(xiàn)場壓實土的要求，沙灰比控制在11∶2.5以內(nèi)即可，既考慮了技術(shù)指標，又考慮了經(jīng)濟指標。

2.4 沙漠砂自密實貧混凝土試塊的應力-應變曲線

沙漠砂貧混凝土“有混凝土之名，而無混凝土之實”，“有名”是制備方法與后期養(yǎng)護與普通混凝土相似，“無實”是其強度、剛度和孔隙特征以及吸水率等與普通混凝土截然不同，其力學特征介于軟巖和硬土之間［7-8］，這里給出幾種沙灰比時的應力-應變曲線，見圖3。

從圖3可以看出，隨著沙灰比的增大，水泥含量增大后除了貧混凝土強度的提高，峰值后應變下降的斜率開始增加，表示脆性開始增大。

圖3 不同沙灰比時的應力-應變?nèi)^程曲線

3 現(xiàn)場工程應用

月牙湖330kV變電站工程是2005年寧夏電力公司重點建設的項目，它的建成對寧東火電基地負荷供電和寧夏電網(wǎng)220kV、330kV電網(wǎng)聯(lián)絡具有重要價值，其地理位置處于毛烏素沙區(qū)內(nèi)，該沙區(qū)主要位于鄂爾多斯高原與黃土高原之間的湖積沖積平原凹地上。各種第四系沉積物均具明顯沙性，松散沙層經(jīng)風力搬運，形成易動流沙，給公司在施工技術(shù)上帶來了很大程度的考驗。整個基坑內(nèi)全部為細干沙，流動性極強，基坑開挖時邊挖邊坍，基坑不易成型。

變電站建成后的十余年里，獨立基礎由于空間狹小而無法夯實，故因回填土壓實度不夠而出現(xiàn)了不均勻沉降。另外，電纜溝附近的回填土土在雨水的長期沖刷下，因回填土的流失而出現(xiàn)明顯的塌陷。現(xiàn)場的相關(guān)照片如圖4所示。

圖4 縱橫交錯的電纜線溝槽

針對這些問題和病害，若用傳統(tǒng)的回填方法再次夯實回填，若干年后還會出現(xiàn)類似的問題。為此，本文經(jīng)過實地考察后嘗試就地取材，用變電站內(nèi)的沙漠砂和少量的水泥，制備沙漠砂自密實貧混凝土漿液，通過灌漿的方法來實現(xiàn)自密實，漿液凝固后具有較大的強度和空間剛度，可以徹底消除因壓實度不夠而誘發(fā)的不均勻沉降，更主要的沙漠砂貧混凝土凝固后具有很強的抗沖刷能力，這對電纜溝周邊的回填非常有利，可以徹底消除長期雨水沖刷而誘發(fā)的塌陷。

圖5 某電纜線溝槽的自密實回填試驗

4 結(jié)束語

通過本文的室內(nèi)試驗和現(xiàn)場應用示范，主要結(jié)論有：

（1）沙漠砂自密實貧混凝土進行灌注回填后，其凝固后具有整體性和數(shù)倍于傳統(tǒng)壓實土的空間剛度，可消除傳統(tǒng)因不易夯實而引起的不均勻沉降；

（2）沙漠砂自密實貧混凝土凝固后強度數(shù)倍于傳統(tǒng)的壓實土，具有很強的抗沖刷能力，可以避免電纜溝周邊回填土因沖刷而誘發(fā)的塌陷；

（3）沙漠砂自密實貧混凝土回填可顯著提高回填速度，施工過程機械化程度高，可明顯降低工人勞動強度，縮短施工周期，具有較為明顯的綜合效益。