一种灰土、防渗膜整片复合地基结构，包括埋于地表的用于建设变电站的建、构筑物基础，所述建、构筑物基础的四周被地基处理土层包围，所述建、构筑物基础的底部呈方形，建、构筑物基础的下部是上层三七灰土层，上层三七灰土层的下部依次是第一防渗膜、下层三七灰土层和第二防渗膜，所述第一防渗膜、第二防渗膜整片铺设在所述建、构筑物基础的底部，并且延伸出所述建、构筑物基础的底部。该地基结构用于Ⅲ级及以上或可处理湿陷性黄土层厚度大于3米的自重湿陷性黄土地区变电工程的整片地基处理。该地基结构可代替强夯法、挤密法、预浸水法等湿陷性黄土的地基处理方法，具有施工可行性高、质量验收和检测手段成熟等优势，可极大地降低地基处理费用，提高地基可靠度。