某220kV 變電站道路高填方蓋板涵設計概述

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引言

某220kV變電站站址由一個山丘及一個沖溝組成，山地丘陵地貌。站址最高標高為318.0m，最低為290.0m，最大高差約28.0m。進站道路由國道引接，長度約381m，坡度約6.8%，沖溝位于道路約288m處。根據地質勘察報告，建、構筑物基礎以粉質黏土作為持力層，承載力特征值為230kPa。進站道路在沖溝處的填土最深處達18m之多，道路兩邊的土方邊坡坡度為1∶1.5，坡底采用重力式擋墻，整個蓋板涵長達61m。

1 初步設計方案分析

由于上游匯水面積較大，初設方案采用Ф1000預制鋼筋混凝土圓管涵進行排水，經討論有以下不妥之處：

（1）預制圓管涵分節長度基本上為1m和2m，接口較多，由于每段管節上覆土高度不同，管節之間沉降差異較大，很難保證接口密封不漏。

（2）現有廠家預制圓管涵上覆土高度上限為14m，而覆土高度超過14m的管節長度約30m長，需對相應管節進行加固[1]。

2 設計方案優化

由于以上原因，經過方案比對，最終采用鋼筋混凝土矩形蓋板涵方案。選用側壁底板整體澆筑，蓋板預制的箱型結構，既保證在高土壓下壁底相互支撐共同工作，也便于土建現場施工[2]。

高填方涵洞埋置于路基土體中，在結構本身安全的情況下，可看作是路基土體的一部分，它的沉降變形基本上是與周圍土體同步產生。高填方路基下涵洞地基承載力基本上不作為控制設計的因素，重要的是要保證地基均勻性，避免由于涵洞的不均勻沉降導致結構物的破壞或影響使用效果。在涵洞設計時，適當考慮一定的沉降量是必要的，合理的沉降縫設置可避免不均勻沉降引起的結構物破壞。經過計算，按初期不考慮土拱效應條件下，覆土最深處的蓋板涵最不利沉降量約為70mm，為了保證管節之間的沉降不會影響箱涵排水坡度，在矩形蓋板涵斷面高度方向上預留沉降影響的高度。同時蓋板涵全長范圍內，側壁和基礎每隔4～6m設置一道沉降縫，縫寬20mm。最終確定蓋板涵斷面尺寸詳見圖2，采用程序計算對人工計算配筋結果進行驗算，蓋板涵結構設計滿足要求。

蓋板涵的縱斷面圖詳見圖1。

圖1

圖2 蓋板涵斷面圖

為控制施工質量，確保蓋板涵運行良好，還提出了以下設計要求：

（1）蓋板涵側墻外側在不小于兩倍孔徑范圍內，回填透水性能良好的沙質土或砂礫石土，保持最佳含水量每10cm一層，分層對稱夯實，相對密實度達到95%。

（2）沉降縫內用瀝青麻絮或其他具有彈性且不透水材料填塞。沉降縫位置設在路基中部和行車道外側，出入口擋土墻與蓋板涵交接處等。蓋板應在側墻和底板沉降縫處理好之后再進行安裝。

（3）蓋板涵周圍及上部土方回填時，應做好相應的施工措施，以免破壞蓋板涵。蓋板涵兩倍孔徑高度范圍內的填土不得采用大型施工機械進行回填施工。施工過程中，當涵頂覆土厚度小于0.5m時，嚴禁任何重型機械和車輛通過。

（4）蓋板涵進水口設置攔污柵并要求定期清理。

3 施工過程處理

整個蓋板涵施工過程中，設計人員及時與施工方溝通，使施工方能完全領會設計意圖，且多次派工代在關鍵施工節點進行質量檢查和驗收。現在蓋板涵已經完成施工，整體質量良好[3]。

4 經驗和建議

本變電站進站道路過水涵洞經過多次修改設計方案，最終方案較好地解決了不同高度覆土沉降差異的困難，但還有部分改良的地方：

（1）采用特殊的施工措施，使蓋板涵工后沉降幾乎達到穩定。即在施工階段，先澆筑蓋板涵底板和側壁，待強度達到要求后內外同時進行回填，作為施工臨時通道。經過預壓，蓋板涵可完成一定程度的沉降，最后將涵洞內土挖出，對沉降縫構造進行適當修補，鋪好頂板，再進行整個進站道路的填土及路基施工。

（2）當箱涵截面尺寸較大時，可采用中松側實地基（加固處理涵洞兩側地基），提高涵臺兩側填土壓實度，人為調整上部土壓的分配，起到卸荷作用，改善箱涵的受力工作條件。