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(biāo)高等內(nèi)容,從而為該變電站擋土墻施工提供了有力的技術(shù)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(xiāng)海落灣附近、桃河北岸的一塊臺(tái)階地上,站址范圍內(nèi)北高南底呈梯田形,南北兩端自然地面最大高差為 16m。設(shè)計(jì)要求將站內(nèi)場(chǎng)地整成坡度 1%的平坡式場(chǎng)地,站區(qū)周圍設(shè)擋土墻。擋土墻工程量13 000m3。

2 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)情況

1)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)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(biāo)高、挖方區(qū)擋土墻的頂面標(biāo)高以及南擋土墻大門以西的頂面形式;2)擋土墻下的地質(zhì)資料不明確,基本是依據(jù)站區(qū)內(nèi)探點(diǎn)推測(cè)到擋土墻下,存在局部設(shè)計(jì)與實(shí)際地質(zhì)不符的情況。

3 施工選型內(nèi)容

擋土墻設(shè)計(jì)圖紙存在上述情況,為滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求,必須對(duì)擋土墻進(jìn)行施工選型,確定施工所需的具體數(shù)據(jù)。選型內(nèi)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(biāo)高。

3.1 擋土墻分段

3.1.1 擋土墻分段原則

設(shè)計(jì)說明中關(guān)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(xié)調(diào)”。我們認(rèn)為在此基礎(chǔ)上還應(yīng)考慮地基均勻性,從經(jīng)濟(jì)上考慮還應(yīng)根據(jù)場(chǎng)內(nèi)外高差的大小分段,避免出現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)外高差較小的地方擋土墻仍用大斷面?？傊?分段原則要綜合考慮防止不均勻沉降、墻身伸縮、經(jīng)濟(jì)性、與上部圍墻砌筑的協(xié)調(diào)等因素。

3.1.2 西擋土墻分段

西擋土墻場(chǎng)地位于梯田地形,由南向北約 70m長度范圍處于填方區(qū),其余部分位于挖方區(qū)。分段主要結(jié)合擋墻埋深,按梯田地形綜合考慮墻身伸縮、經(jīng)濟(jì)性,并盡量與上部圍墻分段協(xié)調(diào)。

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(shù)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(qū)域內(nèi)的梯田有兩層,北段梯田較南段高 1.5m?？紤]協(xié)調(diào)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(hù)墻基。西墻第五段為 8.6m,這是由于本段站外只比站內(nèi)設(shè)計(jì)地面低 0.4m,所以獨(dú)立為只砌毛石基礎(chǔ)段,再向北就進(jìn)入挖方區(qū),地形基本可劃分為兩段梯田地形,結(jié)合地形長度和圍墻磚垛間模數(shù)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(zhì)均為 Q2土,根據(jù)《海落灣220 kV變電站會(huì)議紀(jì)要》要求,頂面取同一標(biāo)高,于是本段劃分只考慮與上部花欄圍墻協(xié)調(diào),均取為 3.35m的整數(shù)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(zhì)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(xié)調(diào)性,所以取9.5m(砌兩段 3.3m花欄墻+角部 2.9 m實(shí)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(cè)門柱施工,于是兩側(cè)擋土墻 30.5m段和 17.55m段均向大門方向?qū)挸?0.8m。這樣劃分使得在考慮基底土質(zhì)均勻性前提下,最大程度地協(xié)調(diào)了大門兩側(cè)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(chǎng)地地質(zhì)與地形情況不復(fù)雜,從墻身伸縮性和與上部圍墻垛的協(xié)調(diào)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(shè)計(jì)為重力加減壓式擋土墻。其設(shè)計(jì)條件為：土壤內(nèi)摩擦角 φ=30°,凝聚力 C=0,填土干容重要求達(dá)到 γ=18.5 kN/m3。我們認(rèn)為此種設(shè)計(jì)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(shù)設(shè)計(jì)方認(rèn)為偏小,由于安全系數(shù)已滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求,在施工中可采用基底鋪設(shè)碎石土墊層并夯實(shí),基底設(shè)逆坡,對(duì)填方區(qū)保證墻趾前埋深等措施來提高抗滑移性能;

3)填方區(qū)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(qū)擋墻墻后土均為原狀土,土壓力小。經(jīng)與業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理協(xié)商,最后確定的擋土墻形式：基底做 1∶10的逆坡,下設(shè) 300厚碎石土墊層并夯實(shí)。高填方區(qū)的西擋墻兩個(gè)20m段和南擋墻大門以西各段設(shè)一層減壓板,其余擋土墻均不設(shè)減壓板。

3.2.2 墻面坡度

原設(shè)計(jì)圖紙給出的斷面是按墻身的高度 H給出的,H按 500的級(jí)差從 1.0m～12.0m分別對(duì)應(yīng)各自斷面尺寸,同時(shí)基底尺寸均為 100的整數(shù)倍。這種設(shè)計(jì)帶來三個(gè)問題：

1)墻面坡度不統(tǒng)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(shè)計(jì)施工要相差 1°,而且施工樣架要各自架設(shè),完工后會(huì)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(duì)于挖方區(qū)擋土墻均采用 19°坡面,以保證站區(qū)內(nèi)協(xié)調(diào)美觀,實(shí)際完工后,整體效果非常好。

3.3 擋土墻頂面及基底標(biāo)高的選定

對(duì)于變電站擋土墻施工選型還應(yīng)確定出擋土墻頂面標(biāo)高和基底標(biāo)高這兩個(gè)重要數(shù)據(jù)。

確定擋土墻頂面與基底標(biāo)高的基本原則是：

1)對(duì)于擋土墻頂面標(biāo)高,填方區(qū)擋墻應(yīng)根據(jù)站區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)地面高度來確定,挖方區(qū)擋墻應(yīng)根據(jù)站外自然地面高度來確定,無論填挖區(qū),擋墻頂面標(biāo)高確定均要考慮排水問題。2)基底標(biāo)高要根據(jù)基底是否滿足設(shè)計(jì)承載力、基礎(chǔ)埋深來確定。

3.3.1 擋土墻頂標(biāo)高確定

西擋墻內(nèi)側(cè)為 220 kV架構(gòu)場(chǎng)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(qū)擋墻均按場(chǎng)區(qū)設(shè)計(jì)標(biāo)高 875.6m確定。挖方區(qū)擋墻按設(shè)計(jì)要求頂面標(biāo)高要比自然地面高 500,實(shí)測(cè) 30m段站外地形較平整,取平均標(biāo)高為 878.7m,所以 30m段挖方區(qū)擋墻頂標(biāo)高定為 879.2m。

對(duì)于西擋墻其余部分和北擋墻全部選用頂標(biāo)高 881.3m,這樣選是按北擋墻站外地形大部分處于 880.8m標(biāo)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(tǒng)一選用同一頂標(biāo)高,站區(qū)內(nèi)觀感美觀。對(duì)于東擋墻按豎向布置的場(chǎng)地坡度從南端 874.3m依次算出每段場(chǎng)地最高處標(biāo)高定為各段擋墻頂標(biāo)高。對(duì)于南擋墻,《會(huì)議紀(jì)要》要求南立面取平取直,實(shí)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(chǎng)區(qū)比大門口地面標(biāo)高高 1.3m。為了滿足排水和《會(huì)議紀(jì)要》的美觀要求,大門以西擋墻頂面標(biāo)高跳臺(tái)處理。9.5m段采用 875.6m頂標(biāo)高與西擋墻砌平,19.8m段坡面頂標(biāo)高取用 30.5m段擋墻頂標(biāo)高 874.3m,跳臺(tái)部分采用直砌至本段擋墻頂標(biāo)高 874.86m,這樣保證了南立面墻面坡度協(xié)調(diào)美觀。大門向東擋土墻均采用874.3m頂標(biāo)高,滿足取平取直的要求。

3.3.2 基底標(biāo)高

基底標(biāo)高按設(shè)計(jì)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(shí)際確定基底標(biāo)高基本按自然地面(挖方區(qū)按設(shè)計(jì)地面)先下挖 1.5m深考慮,經(jīng)驗(yàn)槽土質(zhì)符合設(shè)計(jì)承載力的要求,則不再下挖。否則,繼續(xù)下挖至滿足設(shè)計(jì)要求的土層。

4 擋土墻穩(wěn)定驗(yàn)算

尺寸初步選定后,應(yīng)經(jīng)擋土墻抗滑穩(wěn)定與抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算,若安全系數(shù)過大,則適當(dāng)減小墻的底寬;反之,安全系數(shù)太小則適當(dāng)加大墻的底寬或采取其他措施,保證擋土墻既安全又經(jīng)濟(jì)。驗(yàn)算公式采用規(guī)范[1]6.6.5條款,驗(yàn)算后滿足要求。

5 結(jié)語

海落灣變電站擋土墻施工選型根據(jù)實(shí)際情況并經(jīng)理論核算后與業(yè)主、設(shè)計(jì)方、監(jiān)理方協(xié)商并經(jīng)他們認(rèn)可后實(shí)施。技術(shù)經(jīng)濟(jì)核算表明：施工選型后擋土墻較原預(yù)算節(jié)約毛石方量 1200m3,節(jié)約混凝土量 308m3。完工后的擋土墻既滿足了設(shè)計(jì)安全可靠的要求,又使整體協(xié)調(diào)美觀。施工選型不僅為擋土墻施工提供了有力的技術(shù)保障,降低了工程費(fèi)用,同時(shí)為本工程評(píng)選電力優(yōu)質(zhì)工程奠定了良好的基礎(chǔ)。

[1]GB 50007-2002,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)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(xué)建工學(xué)院工程碩士研究生,高級(jí)工程師,山西省送變電工程公司,山西太原 030006