关于升压站场地平整中土方量计算的研究

翟雯

国核电力规划设计研究院有限公司 北京 100095

1. 概述

升压站将通过电压进行升压处理，这样能减小线路电流，从而达到减小电能传输损耗的作用[1]。升压站采用的升压设备的耐压性就需要越强，导致升压站设计要求越高，同时设备制造费用更昂贵。

在建设升压站过程中，需要对升压站周围地面原始的场地环境进行场地平整处理，如图1所示，来满足升压站建设工程需要。进行土地平整工作过程中，为合理分配工程建设进度，需要计算出投入的劳动力、规划出合理的工期以及设计出场地内土方量填挖方案。以上过程，必不可少要进行土方量计算。

图1 场地平整工作图

2. 升压站土地平整施工要点简介

2.1 淤泥清除

在需要进行场地平整的区域内，对场地周围的田、塘等开展清淤处理，以保证回填土足够的紧密，稳固，从而避免挖方区在施工时发生安全事故的可能。将场地清淤处理出的淤泥，集中堆放。建设后期可以使用清理出的淤泥，进行环境绿化。

在进行清淤处理工程之前，应先排出清淤场地中的积水，同时需要保证排出的积水，不会影响到其他建设区域开展施工建设。需要依据场地具体的情况，大致计算出建筑地基、还有道路路基填方范围内的淤泥清除的厚度。施工时，发现老土即可停止清除淤泥工作，在其他需要进行淤泥清除工作的区域内，可使用抛石挤淤法。

2.2 表土处理

场地平整需要在开挖及填筑之前，进行表土处理。同时需要依据场地周围的地质情况，来确定要采用的具体清表厚度。在进行清表处理施工时，如果发现基岩或者是老土，即可停止施工。将场地清理出的表土，最终进行集中堆放。

2.3 边坡控制

（1）对于填方地段边坡进行控制，控制方案如下：

A.填土类型为碎石、卵石时。坡高小于8米时，允许坡率范围为1:1.23～1:1.50；坡高8米～15米时，允许坡率范围为1:1.50至1:1.75；

B.填土类型为砂夹石。坡高小于8米时，允许坡率范围为1:1.25至1:1.50；坡高8米至15米时，允许坡率范围为1:1.50至1.75；

C.填土类型为土夹石。坡高小于8米时，允许坡率范围为1:1.25至1:1.50；坡高8米至15米时，允许坡率范围为1:1.50至2.00；

D.填土类型为粉质黏土。坡高小于8米时，允许坡率范围为1:1.50至1:1.75；坡高8米至15米时，允许坡率范围为1:1.75至1:2.25。

（2）如果没有工程经验可以进行相关参考，并且需要进行挖方处理的边坡整体处在稳定状态、升压站建设场地周围地质条件相对简单时，可根据以下规定来确定坡率允许值；

第一，当边坡土体为碎石土，且坡高小于5米时，坡率允许值可采用范围为1:0.35至1:1.00，另外，如果坡高为5米至10米时，坡率允许值可采用范围为1:0.5至1:1.25；

第二，当边坡土体为黏性土，且坡高小于5米时，坡率允许值可采用范围为1:0.75至1:1.25；另外，如果坡高为5米至10米时，坡率允许值可采用范围为1:1.00至1:1.50。

2.4 陡坡场地平整

陡坡场地存在滑坡风险，为防止滑坡意外的发生，需要进行处理。

台阶需要设置反向横坡，并且反向横坡范围应该在至，这样可以减少新老土体之间相互滑动的可能，以提升土体间的抗滑性能[2]。

2.5 压实度标准

振动碾压机在地面上碾压出的轨迹应该小于或者等于。同时在压路机碾压，压实路面的过程中，应当避免发生翻浆、起皮、波浪等不良情况。

对于填方路基来说，路面底面以下到范围内，土体压实度应当不低于；路面底面超过80厘米范围内，土体的压实度应当不低于。

对于挖方路基路面来说，路面底面以下至范围内，土体的压实度应当不低于。

2.6 场地排水

在进行升压站周围场地平整建设施工期间，需要充分利用进行场地平整区域内，目前现有的以及新建的排水设施。

当土层需要进行分层挖填工作时，为了能够将地表的积水尽快排出，将施工后的地形表面，筑成的横坡，这样可以促进地表积水流动。

3. 升压站常用土方量计算方法

3.1 基于方格网 DEM土方计算方法

基于方格网法DEM计算土方量，是依照地面测量坐标数据，以及设计高程，生成方格网来计算每个方格网的填挖方量，最后累计得到总的填挖方量[3]。

需要注意的有以下几点：

（1）在利用方格网DEM法进行土方量计算时，不可以单纯地按照各方格点高程计算出它们的算术平均值。因为与各方格网点高程相关的方格数之间有很大的差异性。

（2）在计算总的填、挖土方量时，需要先分别计算挖、填方量，分别进行求和。

3.2 基于等高线DEM的体积计算

等高线DEM法是基于绘有等高线的地形图来进行土方量计算的。通过地形图来计算升压站建设区域内，相邻或者闭合的等高线围成区域的面积。将计算出来的面积乘上其对应的高程差得到土方体积。

采用基于等高线DEM法进行土方量计算时，适合使用在大面积的土方量计算上。除此之外，如果升压站建设区域周围地形起伏变化范围较小，地面上测量障碍物较少，采用这种方法进行土方量计算，也是一种合理的选择。

3.3 断面法土方量计算

断面法土方量计算是通过计算原始地面线和设计地面线之间所围成的截面面积，利用断面间的距离求出断面间所围成的几何图形的体积，汇总统计所有断面间几何图形的体积即得到目标区域内的填挖方量[4]。

断面法土方量计算需要在目标区域内按照一定的距离布置断面线并采集断面数据，一般情况下布置的断面需垂直于线性工程的纵断面线或场地中主要建（构）筑物的轴线。

断面法土方计算的精度与断面间间距，地表数据采集的精度以及方量计算方法的选择有关。假设测量精度可控，要提高土方量计算的精度，需从缩小断面间距辅以恰当的计算方法来开展工作。

3.4 不同地形适用性分析

上一节所介绍的三种不同的土方量计算方法，依据升压站周围不同建设环境条件，其最终计算出的土方量的精度有所差异。根据不同计算方法在不同场地条件下，计算精度和适应性的不同，对上面三种土方量计算方法的适用性进行了评价[5]：

1)采用方格网DEM法进行建设场地土方量计算时，所需求的数据量较少。因此，方格网DEM法相较于其他几种方法，更适用于在平坦场地条件下的土方量计算；

2)另外，进行山地地形条件下的土方量概算时，其余几种方法无法较为准确的判断山地高度方向上的距离，则适用等高线DEM法。因此基坑场地地形条件下的土方量计算适宜使用等高线法。

3)当升压站建设场地的地形，在纵向方向上的变化趋势较为连续，并且在横向方向的变化趋势却不连续时，则适合采用断面法进行建设场地土方量计算。

4. 结语

进行升压站建设之初，对周围场地的平整是优先要进行考虑的，并且土地平整方案的设计需要充分衡量升压站的平面总布置以及周围的地形情况。通过综合衡量升压站建设区域内的土方作业量以及土方调配的代价，才能较为合理地确定场地平整标高。这样才能避免对场地过度挖填，从而降低升压站场地平整时的工作量，缩短工程周期。