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摘要：通过研究影响变电站基槽余土的变量，应用参数分析的方法得出了关键变量，最后考虑关键变量并得出了一种计算变电站基槽余土的方法。研究表明：影响变电站基槽余土的关键变量为松散系数、沟道埋管体积和变电站电压等级；本文的计算方法具有较好的精度。
关键词：基槽余土；变电站；关键变量；土方计算
1 引言
随着经济的发展，土地资源变得愈发珍贵，平原及台地基本已覆盖民房或为农田保护区，能供建设的规划用地往往很少，所以变电站工程一般处于地形复杂的位置。地形复杂势必造成较大的土石方工程量，并且造成弃土或者外购土石方运输困难。此外，弃土或者外购土石方将对环境造成影响，随着环保要求的日益提高，弃土或者外购土石方将变得越来越困难。因此，变电站应当尽可能做到土方平衡，合理地确定场地设计标高。场地设计标高等于场平标高与基槽余土回填高度之和。变电站场地平整施工完成后，场平标高即可确定，基槽余土的回填高度决定了场平设计标高，也决定了站区土石方能否平衡。因此，准确的计算基槽余土的回填高度尤为重要。
土方量计算已经大量的研究[1][2]，这些计算方法大多存在误差[3]。基槽余土的确定为土方量计算的关键环节，而目前关于基槽余土的研究较少[4][5]，对于大型基坑余土计算有些研究。电力建设具有基槽数量多、种类杂的特点，而行业内尚未形成一个通用的计算基槽余土回填高度的方法[5-10]，在实际工程中设计人员常通过估算或经验法确定。而由于变电站地质条件的复杂性和建设规模的不同，估算或经验法往往误差较大，难以满足实际工程的需要。因此形成一个通用的计算方法，降低变电站基槽余土回填高度的误差成为我们亟待研究的课题。
1 关键变量
1.1 经验法取值误差
设计人员通常通过估算法确定基槽余土回填高度，常常存在误差。因此，针对我院已施工完成的部分110kV和220kV的变电站工程，调查基槽余土回填高度的误差，调查结果见表1
2.（外购/多余）土石方量中：+代表多余土方量，-代表需另外再购置土方量。
由于对基槽余度可回填高度取值的不准确，而变电站的占地面积又较大，所谓“失之毫厘，谬以千里”，导致最终土方不足或富余较多，需要再另外采购或外运，最终将导致较大的经济损失。其中，最大的经济损失达12.5万元。
1.2 关键变量
通过分析发现误差较大的10个变电站在设计及施工阶段有可能产生误差的因素进行调查，统计出各种因素占造成基槽余土回填高度的误差的比例。影响变量大致有8个，笔者一一经过分析验证，以下仅介绍关键变量的分析。
1.松散系数
如果计算过程未考虑松散系数，会导致预估的基槽余土回填高度值偏小。以下7个变电站为例，列出未考虑松散系数和考虑松散系数后的基础余土回填高度的设计预估值，通过与实际值对比分析松散系数对基槽余土回填高度取值的影响。表中H1考虑本因素影响值，H2为未考虑本因素影响值，H0为实际值（下同）。
通过上表可以发现，是否考虑松散系数对预估基槽余土回填高度取值误差占实际总误差的25%以上，误差较大，所以在设计过程中必须考虑基槽余土的松散系数。
2．沟道埋管体积
如果计算过程未考虑场地沟道及埋管所占体积，会导致预估的基槽余土回填高度值比实际值偏小。以下7个变电站为例，通过计算场地沟道及埋管所占体积，然后重新计算预估的基槽余土回填高度，并且与未考虑场地沟道及埋管预估的基槽余土回填高度与实际高度，对比结果如下：
通过上表可以发现，是否考虑场地沟道及埋管预估出的基槽余土回填高度值的误差占实际总误差的20%以上，所以场地沟道及埋管对基槽余土回填高度的取值影响比较大，在设计过程中必须考虑该因素。
3. 变电站电压等级
如果计算过程未考虑变电站电压等级，会导致预估的基槽余土回填高度值误差过大。以下7个变电站为例，列出不同电压等级的变电站的基础余土回填高度的设计预估值和实际值，通过对比分析电压等级对基槽余土回填高度取值的影响：
通过上表可以发现，110kV电压等级的变电站，预估的设计基槽余土回填高度误差稍小，在17%以内；220kV电压等级的变电站预估的设计基槽余土回填高度误差稍大，在18%以上；500kV电压等级的变电站预估的设计基槽余土回填高度误差更大，在33.3%左右。所以随着变电站电压等级的升高，基槽余土回填高度的取值的误差逐渐变大，在设计过程中必须变电站电压等级这个因素。
通过上表还可发现，户外常规布置的变电站基槽余土回填高度取值的误差普遍比户内GIS布置的变电站大很多，由此可见，变电站的布置方案这个因素同样在设计过程中不容忽视。
2 计算方法
2.1 计算原则
理论上，填方区的余土再次回填是不会有松散系数的，挖方区余土回填才应考虑松散系数的，但实际施工中，就算全站是填方区，再次回填也会有松散。
在工程中，对开挖深度较大的基槽，需放坡开挖；对开挖深度较浅的基坑，一般直接垂直下挖，即无开挖坡率。
通过统计发现基槽坡率一般约为0.2-0.4，根据计算，开挖坡率对计算结果影响不大，故基坑开挖坡率取0.3。
设备基础、电缆沟、围墙及站区构筑物余土量可采用下式计算：
2.3 建筑基槽余土
巡检楼和配电装置楼等建筑的基槽余土量按式（4）计算；回填时，近似认为从场平标高填至场地设计标高即可。以220kV标准设计变电站的巡检楼为例说明计算过程，见图3。
室内外高差为0.5m，即室内地坪至场平标高约有0.9m高差，基础顶面在室内±0.000以下0.6m，基础高出场平标高0.3m，承台基础尺寸为1.0*1.0*0.9m³，零层板厚0.12m，有约1/16的板面积降板约0.45m。回填总高度：0.9m（场平标高至零层板），其中不需再回填土部分有零层板垫层厚度、地梁及地梁砖模、柱、降板及场平以上基础的体积，均摊到全面积总厚度约为0.53m，则需回填土的均摊厚度=0.9-0.53=0.37m，约等于场地设计标高与场平标高之差，所以可近似认为回填时，从场平标高填至场地设计标高即可。
2.4 其他基槽余土
在计算基槽余土量时，基槽开挖后，诸如给排水管道、场地砖所占体积，应予以扣除，主要扣除量如下：
a)站区给排水管道、雨水口及检查井体积；
b)站区及站外铺地、场地硬化体积；
c)全站绿化预留体积（绿化地预留高度按0.05m考虑）；
d)电气田园土置换体积。
2.5 分摊面积
计算出基槽余土量后，将余土平铺在围墙内即可得出基槽余土回填高度，但是围墙内面积应扣住不需要回填的面积，主要有以下几项：
a)电缆沟（含沟壁）、围墙、站内道路、消防小室等占地面积；
b)消防水池、配电楼及主控楼的65㎡占地面积；
c)主变油池、电容器组基础占地面积。
由于基槽余土种类、数量较多，计算过程繁杂，故笔者建议根据本文计算方法制作Excel计算表格。将计算表格应用于我院最近的10个变电站工程中，见表5。表中h1为基槽余土回填高度设计值，h2为设计时的估计值，h3为本文方法计算值。
由上表可知，本文方法的平均误差仅为4.9%，较设计估计值误差平均值16%下降较多，说明本文方法具有较高精度。应用计算表格对于标准设计变电站仅需输入部分参数，即提高了变电基槽余土回填高度的准确度，可得到使变电站基槽余土回填高度的计算有据可依，结束了仅仅依靠估算的粗略做法。
3 结论
本文通过对多个标准设计的变电站统计分析，得出影响基槽余土的关键变量分别为：松散系数、沟道埋管体积和变电站电压等级。基于关键变量给出了变电站基槽余土的计算方法，通过多个实例证明本文的方法具有较高的准确性和实用性。
参考文献
[1]赵秉东. 土石方计算软件在CAD下的设计与开发[J]. 地理空间信息, 2005, 3(1):59-61.
[2]程会超, 张永珍. DTM法土方计算与误差分析[J]. 城市勘测, 2011(3):150-151.
[3]程会超, 张永珍. DTM法土方计算与误差分析[J]. 城市勘测, 2011(3):150-151.
[4]孟瑶琳. 浅议场地土石方计算中松散系数的选取及基槽余土计算[J]. 城市建设理论研究:电子版, 2012(20).
[5]程道广. 基坑、基槽土方量简易计算[J]. 建筑工人, 2007(6):32-33.
[6]程会超, 张永珍. DTM法土方计算与误差分析[J]. 城市勘测, 2011(3):150-151.
[7]梁崇敢. 浅谈变电站标准设计的几个土建问题[J]. 科技资讯, 2010(17):72-72.
[8]福建省电力有限公司基建部. 110kV变电站工程创优设计图集[M]. 中国水利水电出版社, 2011．
[9]刘林, 俞集辉. 变电站土石方工程量计算的优化方法[J]. 重庆大学学报:自然科学版, 2001, 24(6):127-130.
[10]刘林, 俞集辉. 变电站土石方工程量计算的优化方法[J]. 重庆大学学报:自然科学版, 2001, 24(6):127-130.．
论文作者:杨正挺
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第09期
论文发表时间:2019/7/23
标签：变电站论文; 误差论文; 高度论文; 标高论文; 松散论文; 土方论文; 沟道论文; 《工程管理前沿》2019年第09期论文;