海落灣 220 kV變電站擋土墻施工選型

王新宇

海落灣 220 kV變電站擋土墻施工選型

王新宇

介紹了陽泉市海落灣 220 kV變電站擋土墻施工選型情況,分別闡述了擋土墻分段,擋土墻斷面及墻面坡度,擋土墻頂面及基底標高等內容,從而為該變電站擋土墻施工提供了有力的技術保障。

變電站,擋土墻,施工選型

1 工程概況

海落灣 220 kV變電站位于陽泉市以西約 15 km處的舊街鄉海落灣附近、桃河北岸的一塊臺階地上,站址范圍內北高南底呈梯田形,南北兩端自然地面最大高差為 16m。設計要求將站內場地整成坡度 1%的平坡式場地,站區周圍設擋土墻。擋土墻工程量13 000m3。

2 圖紙設計情況

1)圖紙設計深度不足,圖紙中沒有給出擋土墻明確的分段尺寸、墻基底標高、挖方區擋土墻的頂面標高以及南擋土墻大門以西的頂面形式;2)擋土墻下的地質資料不明確,基本是依據站區內探點推測到擋土墻下,存在局部設計與實際地質不符的情況。

3 施工選型內容

擋土墻設計圖紙存在上述情況,為滿足現場施工要求,必須對擋土墻進行施工選型,確定施工所需的具體數據。選型內容為：擋土墻分段;擋土墻斷面形式及墻面坡度;擋土墻頂面及基底標高。

3.1 擋土墻分段

3.1.1 擋土墻分段原則

設計說明中關于分段的確定：“擋土墻每段以 20m～25m為宜,并與圍墻伸縮縫相協調”。我們認為在此基礎上還應考慮地基均勻性,從經濟上考慮還應根據場內外高差的大小分段,避免出現場內外高差較小的地方擋土墻仍用大斷面。總之,分段原則要綜合考慮防止不均勻沉降、墻身伸縮、經濟性、與上部圍墻砌筑的協調等因素。

3.1.2 西擋土墻分段

西擋土墻場地位于梯田地形,由南向北約 70m長度范圍處于填方區,其余部分位于挖方區。分段主要結合擋墻埋深,按梯田地形綜合考慮墻身伸縮、經濟性,并盡量與上部圍墻分段協調。

西擋土墻共分八段。首先,從西南角向北有 30多米位于同一梯田地段,所以擋土墻在此分為 20m(3.333m倍數砌磚垛)的兩段,其中第二段伸入北面高梯田地形 2m,保證了下一段高梯田中擋土墻基底不受凍融影響并防止雨水沖刷泥土造成其根基外露。第二段擋土墻向北屬于填方區域內的梯田有兩層,北段梯田較南段高 1.5m。考慮協調地形長度與圍墻砌筑劃分出第三段、第四段,此兩段擋土墻長度分別取成 16.5m(3.3m磚垛間距的5倍)和 10.8m(3.6m磚垛間距的 3倍),并都保證伸入北面高梯田地不小于 1.5m以保護墻基。西墻第五段為 8.6m,這是由于本段站外只比站內設計地面低 0.4m,所以獨立為只砌毛石基礎段,再向北就進入挖方區,地形基本可劃分為兩段梯田地形,結合地形長度和圍墻磚垛間模數分為 30m的第六段(3.0m的10倍)和 18m的第七段(3.0m的 6倍),剩余的 26.1m為第八段與北擋土墻相連砌筑。

3.1.3 南擋土墻分段

大門以東,南擋土墻基底土質均為 Q2土,根據《海落灣220 kV變電站會議紀要》要求,頂面取同一標高,于是本段劃分只考慮與上部花欄圍墻協調,均取為 3.35m的整數倍,并基本均勻分段(17.55m段為 5倍 3.35m+0.8m門柱基底寬,20.1m段為6倍 3.35m,10.05m段考慮與東墻連成整體,只取 3倍 3.35m);大門以西,南擋墻劃分三段,此三段長度分別為 9.5m,19.8m和30.5m。這樣分段的主要原因是墻基底地質狀況不同,9.5m段地基為砂卵石層,19.8m段地基基本為Q2土;30.5m段為Q3土,再綜合考慮上部花欄圍墻尺寸與下部擋土墻分段協調性,所以取9.5m(砌兩段 3.3m花欄墻+角部 2.9 m實體圍墻)、19.8m(6段 3.3m花欄墻),30.5m(9段 3.3m花欄墻+0.8門柱底寬),考慮到大門兩側門柱施工,于是兩側擋土墻 30.5m段和 17.55m段均向大門方向寬出 0.8m。這樣劃分使得在考慮基底土質均勻性前提下,最大程度地協調了大門兩側花欄圍墻的砌筑,花欄總體觀感基本均勻。

3.1.4 東擋土墻和北擋土墻分段

東擋土墻和北擋土墻的場地地質與地形情況不復雜,從墻身伸縮性和與上部圍墻垛的協調考慮,盡量取成 18 m(3.6 m的5倍)段落。

3.2 擋土墻斷面形式及墻面坡度

3.2.1 擋土墻形式

本站擋土墻原設計為重力加減壓式擋土墻。其設計條件為：土壤內摩擦角 φ=30°,凝聚力 C=0,填土干容重要求達到 γ=18.5 kN/m3。我們認為此種設計考慮不全面：

1)本站擋土墻的斷面都大,按自重式可以滿足抗傾覆、抗滑移的要求;

2)抗滑移的安全系數設計方認為偏小,由于安全系數已滿足設計規范要求,在施工中可采用基底鋪設碎石土墊層并夯實,基底設逆坡,對填方區保證墻趾前埋深等措施來提高抗滑移性能;

3)填方區南擋墻大門以東墻后土基本為Q3原狀土,回填土高只有 2m左右,挖方區擋墻墻后土均為原狀土,土壓力小。經與業主、設計、監理協商,最后確定的擋土墻形式：基底做 1∶10的逆坡,下設 300厚碎石土墊層并夯實。高填方區的西擋墻兩個20m段和南擋墻大門以西各段設一層減壓板,其余擋土墻均不設減壓板。

3.2.2 墻面坡度

原設計圖紙給出的斷面是按墻身的高度 H給出的,H按 500的級差從 1.0m～12.0m分別對應各自斷面尺寸,同時基底尺寸均為 100的整數倍。這種設計帶來三個問題：

1)墻面坡度不統一;

2)施工麻煩;

3)影響美觀。舉例來說：南擋土墻 9.5m,19.8m,30.5m三段墻面坡度按原設計施工要相差 1°,而且施工樣架要各自架設,完工后會使南立面不整齊,觀感零亂。

因 1°的差別用料也不大,施工中南擋墻全部采用了 29°的墻面坡度,對于挖方區擋土墻均采用 19°坡面,以保證站區內協調美觀,實際完工后,整體效果非常好。

3.3 擋土墻頂面及基底標高的選定

對于變電站擋土墻施工選型還應確定出擋土墻頂面標高和基底標高這兩個重要數據。

確定擋土墻頂面與基底標高的基本原則是：

1)對于擋土墻頂面標高,填方區擋墻應根據站區內設計地面高度來確定,挖方區擋墻應根據站外自然地面高度來確定,無論填挖區,擋墻頂面標高確定均要考慮排水問題。2)基底標高要根據基底是否滿足設計承載力、基礎埋深來確定。

3.3.1 擋土墻頂標高確定

西擋墻內側為 220 kV架構場地,由南向北布置,東西向長度為 43m,排水由西向東 0.5%找坡。所以西擋墻填方區擋墻均按場區設計標高 875.6m確定。挖方區擋墻按設計要求頂面標高要比自然地面高 500,實測 30m段站外地形較平整,取平均標高為 878.7m,所以 30m段挖方區擋墻頂標高定為 879.2m。

對于西擋墻其余部分和北擋墻全部選用頂標高 881.3m,這樣選是按北擋墻站外地形大部分處于 880.8m標高考慮的,不考慮西北角地段的地形要比 880.8m低 0.5m左右的情況,統一選用同一頂標高,站區內觀感美觀。對于東擋墻按豎向布置的場地坡度從南端 874.3m依次算出每段場地最高處標高定為各段擋墻頂標高。對于南擋墻,《會議紀要》要求南立面取平取直,實際情況又是大門以西馬路及排水坡向使得擋土墻西南角場區比大門口地面標高高 1.3m。為了滿足排水和《會議紀要》的美觀要求,大門以西擋墻頂面標高跳臺處理。9.5m段采用 875.6m頂標高與西擋墻砌平,19.8m段坡面頂標高取用 30.5m段擋墻頂標高 874.3m,跳臺部分采用直砌至本段擋墻頂標高 874.86m,這樣保證了南立面墻面坡度協調美觀。大門向東擋土墻均采用874.3m頂標高,滿足取平取直的要求。

3.3.2 基底標高

基底標高按設計要求：H≥8 m的擋土墻基底坐于 Q2土層,H＜8m的擋土墻基底坐于 Q3土層,基底埋深不小于1.5m的原則確定。

實際確定基底標高基本按自然地面(挖方區按設計地面)先下挖 1.5m深考慮,經驗槽土質符合設計承載力的要求,則不再下挖。否則,繼續下挖至滿足設計要求的土層。

4 擋土墻穩定驗算

尺寸初步選定后,應經擋土墻抗滑穩定與抗傾覆穩定驗算,若安全系數過大,則適當減小墻的底寬;反之,安全系數太小則適當加大墻的底寬或采取其他措施,保證擋土墻既安全又經濟。驗算公式采用規范[1]6.6.5條款,驗算后滿足要求。

5 結語

海落灣變電站擋土墻施工選型根據實際情況并經理論核算后與業主、設計方、監理方協商并經他們認可后實施。技術經濟核算表明：施工選型后擋土墻較原預算節約毛石方量 1200m3,節約混凝土量 308m3。完工后的擋土墻既滿足了設計安全可靠的要求,又使整體協調美觀。施工選型不僅為擋土墻施工提供了有力的技術保障,降低了工程費用,同時為本工程評選電力優質工程奠定了良好的基礎。

[1]GB 50007-2002,建筑地基基礎設計規范[S].

On type selection for retaining wall projects of 220 kV substation in Hailuowan

WANG Xin-yu

The paper introduces the type selection for retainingwall construction of 220 kV substation in Hailuowan of Yangquan,illustrates the segments of the retaining walls,the sections of retaining walls and the slope inclination,the top partof the retainingwall and its basement level,so as to provide the strong technicalguarantee for the retaining wall projects of the substation.

substation,retaining wall,type selection of construction

TU476.4

A

1009-6825(2011)09-0065-02

2010-12-07

王新宇(1969-),男,太原理工大學建工學院工程碩士研究生,高級工程師,山西省送變電工程公司,山西太原 030006