變電站常用邊坡支護形式

摘要: 介紹了目前變電站邊坡支護常用的擋土墻形式，分析各種擋墻的受力原理、計算要點和方法、設計中要滿足的各個指標、常用設計參數的選擇;綜合論述了常用擋土墻對墻背填料及墻身材料的要求、地基承載力應滿足的條件、適用填土的高度;結合變電站邊坡本身的特點，從安全性，經濟性，美觀性、施工的難易程度、保護周邊環境角度，提出常用形式擋土墻的適用范圍。

關鍵詞: 邊坡支護;擋土墻;重力式;扶壁式;加筋土;錨桿式

隨著變電站工程的增多，在開闊平坦的地方選取變電站站址越來越困難。新建變電站工程所遇到的挖方和填土邊坡也越來越多，出現了大量不同高度的填土邊坡，為保證邊坡安全及保護周圍環境，須對邊坡采取支擋、加固與防護措施。采用擋土墻支護，可減少邊坡的開挖和占地。常用支護形式有:重力式擋土墻、扶壁式擋土墻、加筋土擋土墻、錨桿擋土墻、土釘墻等。

1 重力式擋土墻

1.1 主要技術內容

重力式擋土墻是應用最為廣泛的的一種支護形式，主要是依靠其自身與地基土之間的摩擦力來支擋邊坡的推力。這種結構形式常以漿砌塊石為材料，形式簡單，可就地取材，造價低廉，施工方便。一般而言，在挖填方量微小變化的條件下，高度不大于6m的重力式擋土墻是比較經濟節約的，衡重式的適用高度可以適當加高。對于6m以上高度的邊坡，重力式擋土墻截面積大，石方工程量過大。

1.2 主要技術指標

擋土墻形式:根據墻背傾斜情況，可分為俯斜式、仰斜式、直立式、衡重式以及其他形式。

墻身材料及強度:常用漿砌塊石、條石，缺乏石料或墻身較高時采用素混凝土。塊石、條石強度等級不低于MU30，混凝土強度等級C15及以上。采用砌體時，控制容重γ=23KN/m3。

墻背填料:填料有效內摩擦角宜≥30°;優先采用透水性較好的砂石土，采用粘性土時，宜摻入適量碎石;不應采用淤泥、耕植土、膨脹性粘土作為填料。

抗滑移穩定性:抗滑移穩定系數Kc≥1.30。

抗傾覆穩定性:抗傾覆穩定系數Ks≥1.60。

地基承載力:按設計要求，一般設計擋墻基底為壓應力，地基承載力不小于160KPa。

1.3 適用范圍

適用于一般地區、浸水地區、地震地區等的邊坡支擋工程，當地基承載力較低或地質條件較復雜時應適當控制墻高，土質邊坡高度不宜大于8m。衡重式的適用高度可適當加大。

1.4 應用典型工程

該技術在廣西、云南、貴州的變電站工程中得到廣泛應用，這些地區石料相當豐富，取得了顯著的經濟效益。

2 扶壁式擋土墻

2.1 主要技術內容

高度超過8m，一般采用鋼筋混凝土扶壁式擋土墻。扶壁式擋土墻是一種輕型支護結構，依靠墻身自重和墻底板以上填土(包括荷載)的重力維持擋土墻的穩定性，其主要特點是厚度小，自重輕。

2.2 主要技術指標

擋土墻形式:墻面板頂端和墻底板厚度不小于300mm，扶壁間距取墻高的1/3~1/2，扶壁厚度取扶壁間距的1/8~1/6，且不得小于300mm，通常墻底設置抗滑凸榫，墻背沿橫縱向按適當間距設置排水孔。

墻身材料及強度:常用鋼筋混凝土，混凝土強度等級C25及以上。控制容重γ=26KN/m3。

墻背填料:填料有效內摩擦角宜≥30°;優先采用透水性較好的砂石土，采用粘性土時，宜摻入適量碎石;不應采用淤泥、耕植土、膨脹性粘土作為填料。

抗滑移穩定性:抗滑移穩定系數Kc≥1.30。

抗傾覆穩定性:抗傾覆穩定系數Ks≥1.60。

地基承載力:按設計要求，擋土墻對地基承載力要求較高。

2.3 適用范圍

適用于一般地區、浸水地區、地震地區等的邊坡支擋工程，土質邊坡高度不宜大于10m。

2.4 應用典型工程

該技術在云南新建的變電站填土邊坡支擋工程中得到應用。已建工程中，扶壁式擋土墻高度達14m，但經濟指標不高。

3 加筋土擋土墻

3.1 主要技術內容

加筋土擋土墻是由面板、拉筋帶及填料組成的加筋土體，以承受土側向壓力的擋墻。它利用拉筋帶與土體之間的摩擦作用改善土體的變形條件和提高土體的工程性能，從而達到穩定土體的目的。加筋土擋土墻具有節約占地、造型美觀、經濟等特點，但其作用機理復雜，筋帶表面難以防腐處理，對填料的適應性較差，由于拉筋帶的存在，考慮上部結構的地基處理，建筑物布置不能過于靠近擋土墻。填土高度在8~10m以上時，加筋土擋土墻優勢明顯。

3.2 主要技術指標

擋土墻形式:常用形式為直立式。當墻高度大于12m時，應分級設置，墻高的中部宜設置寬度不小于1m的錯臺。

拉筋帶:可采用鋼板拉筋、鋼筋混凝土拉筋、聚丙烯筋帶、復合材料拉筋帶、土工格柵等。常用鋼筋混凝土拉筋帶混凝土強度等級≥C20，鋼筋直徑≥8mm;復合材料拉筋帶抗拉設計強度值≥60MPa。其抗拉設計強度一般采用蠕變強度。

墻面板:鋼筋混凝土面板，采用鋼模制作。

墻背填料:填料要求易壓實，有效內摩擦角宜≥35°，優先采用透水性較好的砂礫土，可采用砂質粘土;填土分層壓實系數≥0.94。

設計要求:內部穩定性計算、外部穩定性計算、構件強度等均應滿足設計要求。

地基承載力:擋墻一般采用分段現澆C25混凝土條形基礎，擋墻整體為柔性結構，對地基承載力要求較低，地基承載力按計算確定，若不滿足則進行地基處理。

3.3 適用范圍

適用于一般地區的高邊坡填土支擋工程，在公路、鐵路、煤礦工程中得到較多應用。對于8度以上地區和具有強烈腐蝕環境不宜適用，浸水條件下應慎用。

3.4 應用典型工程

在公路工程中得到廣泛應用，云南楚(雄)-大(理)高速公路，特高雙面三級加筋土擋土墻，總墻高43.75m。

4 錨桿式擋土墻

4.1 主要技術內容

錨桿擋土墻是利用錨桿技術形成的一種擋土結構物，結構形式可分為柱板式錨桿擋土墻和壁板式錨桿擋土墻，目前多用柱板式錨桿擋土墻，由擋土板、肋柱和錨桿組成。肋柱是擋土板的支座，錨桿是肋柱的支座，墻后的側向土壓力作用于擋土板上，并通過擋土板傳給肋柱，再由肋柱傳給錨桿，由錨桿與周圍地層之間的錨固力即錨桿抗拔力使之平衡，以維持墻身及墻后土體的穩定。其優點是，結構質量輕，擋墻的結構輕型化，與重力式擋墻相比，可以節約大量的圬工和節省工程投資， 對于變電站而言，過大的基礎將影響各種管溝布置及單體建筑工程的基礎設計，而且會占用大量土地，對于高大邊坡，錨桿式擋土墻優勢特別明顯。

4.2 主要技術指標

擋土墻形式:可根據地形設計為單級或多級，每級墻的高度不宜大于8m，具體高度應視地質和施工條件而定，在多級墻的上、下兩級墻之間應設置平臺，平臺寬度一般不小于1.5m。

擋土板:一般采用鋼筋混凝土槽形板、矩形板和空心板，有時也采用拱形板。預制構件可按簡支板計算內力;現澆擋土板按連續梁計算內力。

肋柱:一般采用矩形或T形截面，沿墻長方向肋柱寬度不宜小于0.3m。肋柱可視為支承在錨桿上的連續梁，錨桿可作為肋柱的剛性支座，肋柱視與地基的嵌固程度，可考慮為自由端，簡支端或固定端。

錨桿:分為普通灌漿錨桿、預壓錨桿、預應力錨桿、擴孔錨桿。可根據肋柱高度設計為兩層或多層錨桿，若錨桿布置太疏，則肋柱截面尺寸大，錨桿粗而長，但若布置過密，錨桿之間受力的相互影響使錨桿抗拔力受到影響，此時錨桿拉力比單根錨桿設計拉力低;錨桿由非錨固端和有效錨固端組成，非錨固端長度應根據肋柱與主動破裂面或滑動面的實際距離確定，有效錨固長度按錨桿承載力的要求確定。錨桿的傾斜度通常在10o~45o之間，中層和底層錨桿緩于上層錨桿的傾斜度。

墻背填料:填料要求易壓實，有效內摩擦角宜≥35°，優先采用透水性較好的砂礫土，可采用砂質粘土;填土分層壓實系數≥0.94。

穩定性分析:一般采用克朗茲理論，根據上下層錨固體與各個破裂體的關系，用力多邊形求出錨桿的抗拔力。

4.3 適用范圍

適用于墻高較大，缺乏石料的地區或挖基困難的地段，具有錨固條件的土層，對地基承載力要求不高。

采用錨桿處理填土的方案的缺點主要是錨桿抗彎剛度較小，填土在自固結和受到上部碾壓、結構等荷載作用下產生不均勻沉降，而錨桿在豎向應力作用下，自由段必然會出現下撓現象。錨板、肋柱受到錨桿向下撓曲而產生的橫向力，使擋板和肋柱發生彎曲導致開裂的情況。

5 土釘墻

由土體、土釘和護面板三部分組成。利用土釘對天然土體就地實施加固，并與噴射混凝土護面相結合，形成類似于重力擋土墻的復合加強體，從而使開挖坡面穩定。對土體適應性強、工藝簡單、材料用量較少，可自上而下施工，常用于挖方邊坡。

6 結論

變電站邊坡支護形式的選擇，取決于墻址形式、工程地質、水文地質、建筑材料、墻的用途、施工方法、場地的限制條件，并結合當地的經驗，墻壁的外觀、環保的特殊要求、施工的難易和工程造價，綜合比較確定。

參考文獻:

[1] 陳忠達.公路擋土墻設計[M].北京:人民交通出版社，1999

[2]建筑地基基礎設計規范 GB50007-2002[S].北京:中國建筑工業出版社，2002

[3]陳希哲.土力學地基基礎[M].北京:清華大學出版社，2004