佛山电力设计院有限公司
摘要：本文通过广东省某大型变电站为例,对变电站场地平整过程中遇到的高边坡、土石方开挖、复杂地基处理等技术问题进行分析,深入研究山区变电站建设过程中遇到的场地平整技术问题及处理方法。
关键字：变电站场地平整高边坡复杂地基处理土石方开挖
本场地相对高差大，平均坡角为25~45度左右，局部较陡。根据区域资料，场地100年一遇洪水标高约为32米，经体积为592300立方米,填方体积为622000立方米。由于本工程场地情况复杂，需对场地高边坡支护、大型土石方开挖、地基处理等技术问题进行专题研究以保证变电站的安全运行。
一、变电站场地概况
1、地形地貌概况
本场地相对高差大，场地内以山丘地形为主，平均坡角为25~45度左右，局部较陡。站址区植被较发育，主要为当地村民种植的荔枝树及观赏树等。边坡场地内除坡脚鱼塘边一简易一层平房外，无其他重要建筑物。场地东-北侧有500千伏高压线路经过，距边坡开挖线最近约30米。场地北侧中部坡脚为一鱼塘，面积约2.3万平方米，平均水深约3.5米；场地东南侧为新光村水库，面积约6.6万平方米，距场地最近距离小于100米。
2、地质环境与工程地质条件
根据勘查结果，场地内发育的特殊性岩土主要为风化夹层。表现为强风化岩层中不均匀夹中风化岩层，边坡开挖后，风化软弱层对边坡稳定性不利，应引起足够重视。场地北侧中部坡脚为一鱼塘，面积约2.3万平方米，平均水深约3.5米；场地东南侧为水库，面积约6.6万平方米，距场地最近距离小于100米。场地地下水以各个岩层的基岩裂隙水为主，水位埋深2.80～13.50米，标高21.01～59.19米。其水量随降水变化而变化。地下水受整体地势控制由中部向东西两侧顺坡向渗流，在坡脚汇集后排入鱼塘。
二、变电站场地标高的确定
根据电力总体布局的相关规程规定，变电站设计标高须高于百年一遇洪水位和最高内涝水位，且同时符合规划部门的要求。场地北面东江两岸防御100年一遇洪水堤防标高为18.38米。采用洪水比降法计算得到站址处东江河段处100年一遇洪水位分别为13.70米。站址区域分布有一个东北～西南向的冲沟，冲沟内建有一水塘，水塘历史最高内涝水位约32米。根据场地平整需要，冲沟和水塘需填到场地平均标高，做平整处理后站址不受水塘内涝洪水影响。本站址不在地政府规划范围内，所以可以按照本变电的规划进行设计。
综上所述,本站场地标高由土方就地平衡确定,经计算场地标高为42.0米。
三、场地平整技术问题及处理方案
1、高边坡
1）边坡稳定性评价
该边坡为自然形成的半岩半土质边坡，场地地形有比较大的起伏，植被发育，主要为荔枝树及观赏树等，山坡有人工修建简易公路。平均坡角为25~45度左右，局部较陡，无支护措施。据本次勘察成果显示，坡体岩性主要为强风化岩层，不均匀夹中风化层，场地现状稳定。本工程采用东侧、北侧挖方，西侧填方的方案进行场地平整，场地设计标高约为42米，开挖后东、北侧将形成长度约350米的L型边坡，边坡最大高度达30米以上。边坡开后，边坡受力条件发生变化，坡脚变陡，坡体岩土层直接暴露，遇暴雨天气等不良条件时边坡易失稳发生滑坡或崩塌，应采取相应支护措施。
2）边坡支护形式比选
本工程存在挖方边坡和填方边坡，挖方坡高0~39米，填方边坡坡高0~19m。影响挖方边坡稳定性的因素较多，主要有边坡坡率、岩土结构面及坡面防等。本项目挖方边坡北侧坡顶现有正在运行的500千伏输电铁塔，东边坡面上有两个新建的220千伏出线终端塔，同时该两个铁塔将与边坡支护交替施工，对边坡支护选型有重大影响。支护形式选择如下：
①挡土墙支护的适用性
本工程开挖高度大且周边地势高陡，超过挡土墙的适用支护高度(重力式10米，扶壁式12米)，故支护形式不宜采用挡土墙。
②坡率法+锚索格构梁支护的适用性
采用坡率法支护时，坡率越缓，边坡的稳定性越好，但边坡开挖破坏的山体范围越大，坡率越陡，则边坡的稳定性越差。该边坡土质边坡坡率1:1左右，使用格构梁防护面；岩质边坡坡率可以考虑1:0.5，挂网喷混护面。
③采用抗滑桩支护的适用性
采用抗滑桩支护时，可避免大范围开挖边坡，减少边坡支护占地，由于该边坡设置抗滑桩后需直立开挖至站址标高，形成桩板式挡墙，抗滑桩直立支护高度不宜过大，抗滑桩桩底需穿透滑动面，因此该边坡不适合采用抗滑桩支护。
3）支护方案
本工程边坡分为挖方、填方边坡，挖方坡高0~39米，填方边坡坡高0~19米，本次设计对挖方边坡采用如下支护设计方案：
①北侧边坡
采用分级放坡支护，每级坡高8.0米。各级土质边坡坡率可考虑定为1:1.25，格构梁护面，岩质边坡可考虑1:0.5坡率，挂网喷混护面。
②东侧边坡
采用放坡+钢索或者钢杆格构梁防护，每级坡高根据铁塔桩基位置及标高设计，一级坡率采用1:1，二、三、四级坡坡率选用1:0.5，格构梁护面。
③南侧边坡
本侧边坡为填方边坡，分层填筑并碾压后在坡面设置钢筋混凝土人字形骨架护坡，骨架间植草绿化。
④设置由坡顶截水沟、坡脚排水沟、马道排水沟、坡面跌水沟及消能沉砂池组成的边坡排水系统。纵向排水沟每21米~26米设置伸缩缝，缝宽24~32毫米，缝内填黑色塞沥或者青麻丝。
4）支护方案计算结果
2、复杂地基处理
1)地基处理建议
①填方区：场地填方区分布在场地的西南部，从场地挖方区取土，拟采用强夯法处理填土,单击夯击能为3000千牛.米，强夯使承载力要求达到或高于175千帕，布置于本区域的建构筑物基础全部采用浅基础。
②挖方区：场地平整后挖方区主要出露粉质粘土及各种风化程度的砂岩，布置在挖方区的变电站设施可采用天然浅地基。根据电气总平面图,挖方区布置的建筑物主要有主控制楼、水池泵房、警传室、巡检中心等；挖方区布置的构筑物主要有1、2号主变、500千伏设备构支架东半部分、35千伏设备构支架东半部分、220千伏设备构支架东半部分；场地平整后挖方区主要出露粉质粘土、强风化砂岩等，布置在该区的所有建构筑物可采用天然地基上的钢筋混凝土基础。
③鱼塘处理：场地西半部分大部分原为鱼塘，鱼塘的地基处理是本工程地基处理的难点之一，所以鱼塘地基需要进行多重技术处理，场地填土前,首先是清挖鱼塘中的淤泥,淤泥的厚度约1.0米,开挖到塘底出现老土为终止条件。该鱼塘为山塘,四周高山,中间鱼塘,四周山上的雨水均汇入鱼塘,而且山塘前部低,后部高,与周边山坡的走势基本一致,所以鱼塘底也是地下水渗透的通道,虽然变电站建设时,我们将鱼塘填平了,但四周雨水也能渗透填土中,可能对填土的稳定性带来不利,所以根据其他工程的经验,建议沿鱼塘最低处的走向,做盲沟、土工布处理。
3）土石方开挖
与电气专业配合后围墙内占地面积约为7.1269公顷，场地采用平坡式，在500千伏场地的西北侧预留高压并联电抗器场地，并在本期工程中一并平整。经过反复的计算,本站场地设计标高为42.00米,挖方体积为592300立方米,填方体积为622000立方米,基本就地平衡，根据地质报告，场地开挖局部为强风化花岗混合岩，挖方工程有约4%为石方，本站东半部分为挖方区,西半部分为填方区,场平的余土主要为场地平整前需清除的耕植土、淤泥，除部分用于站内绿化填土外，其余应该运至对市政建设、环保没有影响的弃土点。
四、结语
根据上述计算及研究,总结以下:
1、常用的边坡支护形式有坡率法、锚杆（索）+格构梁、预应力锚索或以上几种形式的组合形式。
2、当场地有软土、鱼塘、淤泥时,场地平整条件会很复杂,应该优选技术处理方案。
3、场地平整过程中遇到大型土石方开挖时，必须精确计算土石方量、土石比等，提高施工预算的准确度。
4、经过认真细致的计算及研究，对各种方案在可靠性、经济性、实用性、可行性等各方面因素比较，筛选出本文所述的方案。
参考文献：
[1]GB50007-2011,建筑地基基础设计规范[S].
[2]JGJ79-2012,建筑地基处理技术规范[S].
[3]DL/T 5056-2007，变电站总布置设计技术规程[S].
[4]GB 50330-2013，建筑边坡工程技术规范[S].
论文作者:张文超
论文发表刊物:《基层建设》2016年32期
论文发表时间:2017/1/17
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