海落湾 220 kV变电站挡土墙施工选型

王新宇

海落湾 220 kV变电站挡土墙施工选型

王新宇

介绍了阳泉市海落湾 220 kV变电站挡土墙施工选型情况,分别阐述了挡土墙分段,挡土墙断面及墙面坡度,挡土墙顶面及基底标高等内容,从而为该变电站挡土墙施工提供了有力的技术保障。

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1 工程概况

海落湾 220 kV变电站位于阳泉市以西约 15 km处的旧街乡海落湾附近、桃河北岸的一块台阶地上,站址范围内北高南底呈梯田形,南北两端自然地面最大高差为 16m。设计要求将站内场地整成坡度 1%的平坡式场地,站区周围设挡土墙。挡土墙工程量13 000m3。

2 图纸设计情况

1)图纸设计深度不足,图纸中没有给出挡土墙明确的分段尺寸、墙基底标高、挖方区挡土墙的顶面标高以及南挡土墙大门以西的顶面形式;2)挡土墙下的地质资料不明确,基本是依据站区内探点推测到挡土墙下,存在局部设计与实际地质不符的情况。

3 施工选型内容

挡土墙设计图纸存在上述情况,为满足现场施工要求,必须对挡土墙进行施工选型,确定施工所需的具体数据。选型内容为：挡土墙分段;挡土墙断面形式及墙面坡度;挡土墙顶面及基底标高。

3.1 挡土墙分段

3.1.1 挡土墙分段原则

设计说明中关于分段的确定：“挡土墙每段以 20m～25m为宜,并与围墙伸缩缝相协调”。我们认为在此基础上还应考虑地基均匀性,从经济上考虑还应根据场内外高差的大小分段,避免出现场内外高差较小的地方挡土墙仍用大断面。总之,分段原则要综合考虑防止不均匀沉降、墙身伸缩、经济性、与上部围墙砌筑的协调等因素。

3.1.2 西挡土墙分段

西挡土墙场地位于梯田地形,由南向北约 70m长度范围处于填方区,其余部分位于挖方区。分段主要结合挡墙埋深,按梯田地形综合考虑墙身伸缩、经济性,并尽量与上部围墙分段协调。

西挡土墙共分八段。首先,从西南角向北有 30多米位于同一梯田地段,所以挡土墙在此分为 20m(3.333m倍数砌砖垛)的两段,其中第二段伸入北面高梯田地形 2m,保证了下一段高梯田中挡土墙基底不受冻融影响并防止雨水冲刷泥土造成其根基外露。第二段挡土墙向北属于填方区域内的梯田有两层,北段梯田较南段高 1.5m。考虑协调地形长度与围墙砌筑划分出第三段、第四段,此两段挡土墙长度分别取成 16.5m(3.3m砖垛间距的5倍)和 10.8m(3.6m砖垛间距的 3倍),并都保证伸入北面高梯田地不小于 1.5m以保护墙基。西墙第五段为 8.6m,这是由于本段站外只比站内设计地面低 0.4m,所以独立为只砌毛石基础段,再向北就进入挖方区,地形基本可划分为两段梯田地形,结合地形长度和围墙砖垛间模数分为 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为第八段与北挡土墙相连砌筑。

3.1.3 南挡土墙分段

大门以东,南挡土墙基底土质均为 Q2土,根据《海落湾220 kV变电站会议纪要》要求,顶面取同一标高,于是本段划分只考虑与上部花栏围墙协调,均取为 3.35m的整数倍,并基本均匀分段(17.55m段为 5倍 3.35m+0.8m门柱基底宽,20.1m段为6倍 3.35m,10.05m段考虑与东墙连成整体,只取 3倍 3.35m);大门以西,南挡墙划分三段,此三段长度分别为 9.5m,19.8m和30.5m。这样分段的主要原因是墙基底地质状况不同,9.5m段地基为砂卵石层,19.8m段地基基本为Q2土;30.5m段为Q3土,再综合考虑上部花栏围墙尺寸与下部挡土墙分段协调性,所以取9.5m(砌两段 3.3m花栏墙+角部 2.9 m实体围墙)、19.8m(6段 3.3m花栏墙),30.5m(9段 3.3m花栏墙+0.8门柱底宽),考虑到大门两侧门柱施工,于是两侧挡土墙 30.5m段和 17.55m段均向大门方向宽出 0.8m。这样划分使得在考虑基底土质均匀性前提下,最大程度地协调了大门两侧花栏围墙的砌筑,花栏总体观感基本均匀。

3.1.4 东挡土墙和北挡土墙分段

东挡土墙和北挡土墙的场地地质与地形情况不复杂,从墙身伸缩性和与上部围墙垛的协调考虑,尽量取成 18 m(3.6 m的5倍)段落。

3.2 挡土墙断面形式及墙面坡度

3.2.1 挡土墙形式

本站挡土墙原设计为重力加减压式挡土墙。其设计条件为：土壤内摩擦角 φ=30°,凝聚力 C=0,填土干容重要求达到 γ=18.5 kN/m3。我们认为此种设计考虑不全面：

1)本站挡土墙的断面都大,按自重式可以满足抗倾覆、抗滑移的要求;

2)抗滑移的安全系数设计方认为偏小,由于安全系数已满足设计规范要求,在施工中可采用基底铺设碎石土垫层并夯实,基底设逆坡,对填方区保证墙趾前埋深等措施来提高抗滑移性能;

3)填方区南挡墙大门以东墙后土基本为Q3原状土,回填土高只有 2m左右,挖方区挡墙墙后土均为原状土,土压力小。经与业主、设计、监理协商,最后确定的挡土墙形式：基底做 1∶10的逆坡,下设 300厚碎石土垫层并夯实。高填方区的西挡墙两个20m段和南挡墙大门以西各段设一层减压板,其余挡土墙均不设减压板。

3.2.2 墙面坡度

原设计图纸给出的断面是按墙身的高度 H给出的,H按 500的级差从 1.0m～12.0m分别对应各自断面尺寸,同时基底尺寸均为 100的整数倍。这种设计带来三个问题：

1)墙面坡度不统一;

2)施工麻烦;

3)影响美观。举例来说：南挡土墙 9.5m,19.8m,30.5m三段墙面坡度按原设计施工要相差 1°,而且施工样架要各自架设,完工后会使南立面不整齐,观感零乱。

因 1°的差别用料也不大,施工中南挡墙全部采用了 29°的墙面坡度,对于挖方区挡土墙均采用 19°坡面,以保证站区内协调美观,实际完工后,整体效果非常好。

3.3 挡土墙顶面及基底标高的选定

对于变电站挡土墙施工选型还应确定出挡土墙顶面标高和基底标高这两个重要数据。

确定挡土墙顶面与基底标高的基本原则是：

1)对于挡土墙顶面标高,填方区挡墙应根据站区内设计地面高度来确定,挖方区挡墙应根据站外自然地面高度来确定,无论填挖区,挡墙顶面标高确定均要考虑排水问题。2)基底标高要根据基底是否满足设计承载力、基础埋深来确定。

3.3.1 挡土墙顶标高确定

西挡墙内侧为 220 kV架构场地,由南向北布置,东西向长度为 43m,排水由西向东 0.5%找坡。所以西挡墙填方区挡墙均按场区设计标高 875.6m确定。挖方区挡墙按设计要求顶面标高要比自然地面高 500,实测 30m段站外地形较平整,取平均标高为 878.7m,所以 30m段挖方区挡墙顶标高定为 879.2m。

对于西挡墙其余部分和北挡墙全部选用顶标高 881.3m,这样选是按北挡墙站外地形大部分处于 880.8m标高考虑的,不考虑西北角地段的地形要比 880.8m低 0.5m左右的情况,统一选用同一顶标高,站区内观感美观。对于东挡墙按竖向布置的场地坡度从南端 874.3m依次算出每段场地最高处标高定为各段挡墙顶标高。对于南挡墙,《会议纪要》要求南立面取平取直,实际情况又是大门以西马路及排水坡向使得挡土墙西南角场区比大门口地面标高高 1.3m。为了满足排水和《会议纪要》的美观要求,大门以西挡墙顶面标高跳台处理。9.5m段采用 875.6m顶标高与西挡墙砌平,19.8m段坡面顶标高取用 30.5m段挡墙顶标高 874.3m,跳台部分采用直砌至本段挡墙顶标高 874.86m,这样保证了南立面墙面坡度协调美观。大门向东挡土墙均采用874.3m顶标高,满足取平取直的要求。

3.3.2 基底标高

基底标高按设计要求：H≥8 m的挡土墙基底坐于 Q2土层,H＜8m的挡土墙基底坐于 Q3土层,基底埋深不小于1.5m的原则确定。

实际确定基底标高基本按自然地面(挖方区按设计地面)先下挖 1.5m深考虑,经验槽土质符合设计承载力的要求,则不再下挖。否则,继续下挖至满足设计要求的土层。

4 挡土墙稳定验算

尺寸初步选定后,应经挡土墙抗滑稳定与抗倾覆稳定验算,若安全系数过大,则适当减小墙的底宽;反之,安全系数太小则适当加大墙的底宽或采取其他措施,保证挡土墙既安全又经济。验算公式采用规范[1]6.6.5条款,验算后满足要求。

5 结语

海落湾变电站挡土墙施工选型根据实际情况并经理论核算后与业主、设计方、监理方协商并经他们认可后实施。技术经济核算表明：施工选型后挡土墙较原预算节约毛石方量 1200m3,节约混凝土量 308m3。完工后的挡土墙既满足了设计安全可靠的要求,又使整体协调美观。施工选型不仅为挡土墙施工提供了有力的技术保障,降低了工程费用,同时为本工程评选电力优质工程奠定了良好的基础。

[1]GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[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,太原理工大学建工学院工程硕士研究生,高级工程师,山西省送变电工程公司,山西太原 030006