云南恒安电力工程有限公司 云南昆明 650233
摘要：本文对在云南山区变电站建设中适用的挡墙进行了机理及选取方法的分析和总结，并结合工程实际，介绍了扶壁式钢筋混凝土挡土墙的设计流程及结构设计注意事项。
关键词：挡土墙 变电站 设计 重力式 扶壁式
The application of buttress reinforced concrete retaining wall
in substation engineering
Gao-sisi
（YUNNAN HENG AN ELECTRIC POWER ENGINEERING CO.，LTD，Kunming，650233）
Abstract：In this paper，in the mountainous area of yunnan in the transformer substation construction for the retaining wall on the mechanism and method of selecting analysis and summary，and combined with the engineering practice，this paper introduces the design of reinforced concrete retaining wall buttress process and structural design considerations.
Key Words：Retaining wall substation design gravity buttress
0引言
随着我国人口、经济与科学技术水平的快速发展，对用电的需求量及需求形势也不断地被加大，各种在建及备建的变电站工程越来越多，变电站已被建到了崇山峻岭中、城市中、河流边等等，变电站的选址受地质地貌的影响因对其的需求而显得不再那么重要。
变电站工程施工中，往往会遇到不平整的场地及陡峻的边坡等，甚至在其建设上会产生深挖方和高填方，形成一些高大的边坡，这时候就需要采取挡土墙对其进行支护，高挡土墙也逐渐在变电站的建设中广泛应用。基于此，本文结合实例对高挡土墙在变电站工程中的应用进行了探讨，主要介绍变电站中应用广泛的重力式挡土墙和轻型挡土墙的选择方法与设计流程。
1工程概况
220kV翠山变电站位于云南省曲靖市麒麟区西城街道白牛社区柯家冲村西侧的山丘上，距离曲靖市瑞和西路约4km。位于曲靖市农业科技园区外北面。进站道路最终考虑从站址东南侧规划的环北路上引接。站址场地大部分位于山丘顶上，部分位于丘陵斜坡或山谷地带，地势总体上为中间高四周低。场地内分布有居民的砖瓦房和水池，种植有桉树、松树、果树、烟叶、葡萄等经济作物。场地地质情况如下：
第四系残积层（Qel）
粉质粘土①1：褐色，褐红色，稍湿，硬塑状，粘性较好，切面较粗糙，混少量全风化岩石碎屑。该层主要分布于场地南侧及东北角地段，层厚0.5m～2.8m。
泥盆系下统西屯组（D1xt）
岩性以粉砂质泥岩为主，局部夹粉砂岩，泥质粉砂岩呈厚20cm～250cm夹层状或互层状分布于粉砂质泥岩中。岩层总体以褐红色，紫红色为主，局部夹灰黄色，黄色，薄层状～中厚层状，具有明显泡水软化特性。按风化程度分为全风化、强风化和中等风化。
a）全风化岩层②1：岩石大部分已风化成粉质粘土，粉土或砂土状，混少量强风化岩块，局部可见原岩结构，属极软岩，镐易开挖，可干钻。该层分布不均匀，层厚0.5m～6.1m，大部分地段均有分布。
b）强风化岩层②2：岩石裂隙发育，岩体破碎，岩芯呈碎块状、碎石土状，该层受岩性控制，风化厚度变化大，总体上粉砂泥岩的强风化厚度相对较大，泥质粉砂岩则相对较小，层厚1.0m～12.0m，整个场地均有分布。强风化粉砂质泥岩，属极软岩，可干钻，镐可开挖，整个场地中约占65%；强风化泥质粉砂岩，属极软岩～软岩，不能干钻，镐难开挖，需爆破开挖，整个场地内约占35%。
c）中等风化岩层②3：岩石裂隙稍发育，岩芯以长柱状，柱状为主，部分呈短柱状，碎块状，锤击声脆，属软岩，钻进进尺较慢，需爆破开挖，本次勘察钻孔中均未揭穿，揭露层厚0.4m～10.4m，层顶埋深高程1915.0m～1932.45m。
结合地质剖面图判断，场地内大部分地段基岩裸露，局部地段为第四系土层覆盖，厚度小。场地岩土单一，较均匀，性质变化不大。
2设计思路
在220kV翠山变电站进行三通一平设计时，考虑站址位于曲靖市近郊，且紧邻村庄及规划的农业科技园，弃土困难。为了减轻建站对周边环境的影响，场平方案考虑除了弃除表层耕植土外，土方就地平衡。以这一原则进行土方平衡计算后，站区场地竖向布置为平坡式，场地坡度为0.5%，场地中部为挖方区，四周边角处为填方区。站区挖方高度普遍为1～2m，局部超过4m，最高挖方高度为4.7m。站区填方高度在站区四周边角处较高，普遍约5～7m，最高填方高度为9.77m。可见，场地平整后出现了较高的填土边坡，高度接近10m，由于本站填方高度较高，对变电站支护安全有较高要求，故作者对站区支挡结构的设计还是引起了高度重视，并按照相关规范进行了认真、细致的设计。
3设计方案比选
在挡土墙结构选型前，作者对重力式挡土墙、悬臂式钢筋混凝土挡土墙及扶壁式钢筋混凝土挡土墙涉及的相关资料及数据进行了收集，经试验数据分析如下表：
综合场平情况、地质条件、最高填方高度、挡土墙埋深及经济适用性考虑，决定分段分高度采用不同的挡墙形式：
对场平形成的挖方边坡采用重力式挡土墙进行支护；
2、对于回填区，按照挡土墙各自适用的经济高度，对于5m及以下的回填区，采用重力
式挡土墙进行支护；
3、5m以上的回填区考虑采用悬臂式钢筋混凝土挡墙或扶壁式钢筋混凝土挡墙进行支护（本站最高填方高度为9.77m，加上挡土墙埋深后，墙高将超过8m）。
4设计过程及要点
重力式挡土墙在变电站支护结构较为常见，本站严格按照《建筑地基基础设计规范》的规定从挡土墙抗滑移、抗倾覆、挡土墙整体稳定性及地基承载力四方面进行了设计，设计满足规范要求。而对于高于5m以上的回填区域是本站设计的要点及难点。下面将着重阐述。
扶壁式钢筋混凝土挡土墙由立板、底板（墙踵板、墙趾板）及扶壁三部分组成。
设计范围主要包含墙身截面尺寸设计及钢筋混凝土结构设计两部分，具体流程见下图：
图 扶壁式钢混挡墙设计流程
墙身截面尺寸设计的方法为试算法，要点为：首先计算作用于挡墙上的土压力，再通过抗滑移、抗倾覆、稳定性验算及地基承载力验算确定其截面尺寸。其中立板由填土高度决定，墙踵板长度由抗滑移稳定性确定，墙趾板长度由倾覆稳定性及基底合力偏心距确定，底板宽度则由墙的整体稳定性确定。为了提高挡土墙的抗滑移稳定性，底板还可设置抗滑榫。确定了墙身截面尺寸后，还需进行墙体的结构设计。扶壁式钢筋混凝土挡土墙的内力计算中，立板和底板的墙踵板均可等效为以扶壁为支座形成的多跨连续板，立板与底板的厚度与扶壁的间距成正比，一般取3～4m。立板为三边固定、一边自由的双向板，其上的荷载为水平方向上的土压力和水压力，墙踵板也简化为三边固定，一边自由的双向板，主要承受墙背土体的重量，主动土压力的竖向分量和地基反力、地下水浮力、板上水重等荷载。扶壁主要与立板形成共同作用的整体结构，简化为“T”型截面的悬臂梁计算，以承受水平土压力和水压力。其中墙身自重及扶壁宽度上的土柱重量常忽略不计，因其作用产生的压力远小于水平作用引起的弯矩，按受弯构件计算。对墙体组成部分分别进行内力计算和配筋后，便形成了扶壁式钢筋混凝土挡土墙的施工图。
5结语
根据计算，该项目设计的扶壁式挡土墙满足抗滑移、抗倾覆、整体稳定性及地基承载力的要求。另外，在设计中，为了防止墙后积水致使墙身承受额外的静水压力，设计还充分重视了墙后排水的重要性，在填料和墙背间用渗水材料（砂卵石、片石）砌筑了1300mm宽的连续排水层，以疏干墙后填土中的水。
在变电站的建设中，边坡支护形式的选择取决于工程地质、水文条件、建筑材料、墙体用途、施工方法、场地限制、施工难易、工程造价等条件。在设计过程中要结合平时的工作经验，合理选择挡墙形式，全面考虑影响因素，才能更好地提高变电站建设的质量，也使变电站后期的运营安全得以更好地保障。
参考文献
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论文作者:高思斯
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/6
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