某220kV 變電站道路高填方蓋板涵設(shè)計概述

湖南華晨工程設(shè)計咨詢有限公司 湖南 長沙 410007

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(biāo)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(jù)地質(zhì)勘察報告，建、構(gòu)筑物基礎(chǔ)以粉質(zhì)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(dá)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(dá)61m。

1 初步設(shè)計方案分析

由于上游匯水面積較大，初設(shè)方案采用Ф1000預(yù)制鋼筋混凝土圓管涵進行排水，經(jīng)討論有以下不妥之處：

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

（2）現(xiàn)有廠家預(yù)制圓管涵上覆土高度上限為14m，而覆土高度超過14m的管節(jié)長度約30m長，需對相應(yīng)管節(jié)進行加固[1]。

2 設(shè)計方案優(yōu)化

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

高填方涵洞埋置于路基土體中，在結(jié)構(gòu)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(chǎn)生。高填方路基下涵洞地基承載力基本上不作為控制設(shè)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(dǎo)致結(jié)構(gòu)物的破壞或影響使用效果。在涵洞設(shè)計時，適當(dāng)考慮一定的沉降量是必要的，合理的沉降縫設(shè)置可避免不均勻沉降引起的結(jié)構(gòu)物破壞。經(jīng)過計算，按初期不考慮土拱效應(yīng)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(jié)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(yù)留沉降影響的高度。同時蓋板涵全長范圍內(nèi)，側(cè)壁和基礎(chǔ)每隔4～6m設(shè)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(jié)果進行驗算，蓋板涵結(jié)構(gòu)設(shè)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(zhì)量，確保蓋板涵運行良好，還提出了以下設(shè)計要求：

（1）蓋板涵側(cè)墻外側(cè)在不小于兩倍孔徑范圍內(nèi)，回填透水性能良好的沙質(zhì)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(dá)到95%。

（2）沉降縫內(nèi)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(shè)在路基中部和行車道外側(cè)，出入口擋土墻與蓋板涵交接處等。蓋板應(yīng)在側(cè)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(yīng)做好相應(yīng)的施工措施，以免破壞蓋板涵。蓋板涵兩倍孔徑高度范圍內(nèi)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(dāng)涵頂覆土厚度小于0.5m時，嚴(yán)禁任何重型機械和車輛通過。

（4）蓋板涵進水口設(shè)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(shè)計人員及時與施工方溝通，使施工方能完全領(lǐng)會設(shè)計意圖，且多次派工代在關(guān)鍵施工節(jié)點進行質(zhì)量檢查和驗收。現(xiàn)在蓋板涵已經(jīng)完成施工，整體質(zhì)量良好[3]。

4 經(jīng)驗和建議

本變電站進站道路過水涵洞經(jīng)過多次修改設(shè)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(dá)到穩(wěn)定。即在施工階段，先澆筑蓋板涵底板和側(cè)壁，待強度達(dá)到要求后內(nèi)外同時進行回填，作為施工臨時通道。經(jīng)過預(yù)壓，蓋板涵可完成一定程度的沉降，最后將涵洞內(nèi)土挖出，對沉降縫構(gòu)造進行適當(dāng)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(dāng)箱涵截面尺寸較大時，可采用中松側(cè)實地基（加固處理涵洞兩側(cè)地基），提高涵臺兩側(cè)填土壓實度，人為調(diào)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。