丘陵地區(qū)變電站土建優(yōu)化設(shè)計淺析

辛僑

【摘 要】結(jié)合某500kV變電站工程設(shè)計實例，通過經(jīng)濟技術(shù)比較，淺析臺階布置與高架橋方案在丘陵地區(qū)變電站土建優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】變電站；高架橋；高邊坡；臺階布置；

1、 概述

隨著電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，土地資源的日益緊缺，變電站站址選址愈發(fā)困難，越來越多的變電站建造在山坡或丘陵上。依據(jù)站址土方平衡原則，建造在山坡和丘陵上的變電站站址設(shè)計標(biāo)高會比周圍場地高，變電站的站區(qū)和進站道路土方開挖及回填工程量巨大，同時形成深填方區(qū)和高邊坡。對于深填方區(qū)，通常采用分層碾壓加強夯處理，對于高陡的填方邊坡，通常采用扶壁式擋土墻聯(lián)合填筑加筋土等方案，對地基承載力要求較高，通常也需經(jīng)過地基處理方能修筑邊坡。上述方案施工工期長，造價較高，因此土建方案優(yōu)化設(shè)計尤為重要。

本文將結(jié)合某500kV變電站工程設(shè)計實例，通過經(jīng)濟技術(shù)比較，淺析臺階布置與高架橋方案在丘陵地區(qū)變電站土建優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用。

2、 工程優(yōu)化分析

2.1 工程概況

某500kV變電站位于廣東省云浮市，站址屬丘陵地貌，地勢整體中間高四周低，微地貌由一剝蝕殘丘及沖溝組成，沖溝位于場地的東西兩側(cè)，近南北走向。場地地形起伏較大，現(xiàn)地面高程38～98m，最大相對高差約60m。場地平整采取就地土方平衡原則，豎向布置采用多臺階場地方案，依據(jù)站區(qū)總體規(guī)劃布置圖，從站址東南側(cè)新建長594m的進站路與站址東南側(cè)鄉(xiāng)村公路連接。

2.2 豎向布置優(yōu)化方案

根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃、規(guī)模和電氣布置方案，考慮了水土保持、土方平衡原則、站址處百年一遇水位為42.4m，合理確定場地設(shè)計高程。站址地勢東南高西北低，場地地形起伏較大。根據(jù)站址地形及土方平衡原則，兼顧現(xiàn)場進站道路，站址豎向布置可采用平坡式、臺階式兩種布置方式。

兩種布置方式經(jīng)濟指標(biāo)對比見表1。通過對比，臺階式布置方式的變電站節(jié)約占地面積，減少土方開挖及回填，降低邊坡工程量。綜合比較后，本工程采用臺階式布置方案，比平坡式布置節(jié)省費用184.4萬。

表1 經(jīng)濟指標(biāo)對比表

序號 項目 單位 數(shù)量 費用 備注

臺階式布置（3個臺階），場地設(shè)計標(biāo)高77.5m、79.5m、82.5m 平坡式布置，場地設(shè)計標(biāo)高79.4m 單價（元） 臺階式布置合計（元） 平坡式布置 合計（元）

1. 變電站站區(qū)用地面積 m2 80917 85030 臺階式布置占地面積小

2. 站區(qū)圍墻內(nèi)占地面積 m2 45165 44145 225 10162125 9932625 平坡式布置圍墻內(nèi)面積小

3. 站區(qū)邊坡及擋墻占地面積 m2 35752 40885 180 6435360 7359300 臺階式布置邊坡及擋墻占地面積小

4. 坡頂排水溝長度 m 589 1000 167.81 98840 167810 0.4x0.4以上規(guī)格，漿砌塊石

坡腳排水溝長度 m 3170 2500 167.81 531958 419525 0.4x0.4以上規(guī)格，漿砌塊石

5. 站內(nèi)擋土墻 m3 5950 0 424.54 2526013 0 漿砌塊石，含墻上鋼梯、鋼欄桿

6. 坡面防護 m3 4349 5882 325.57 1415904 1915003 漿砌塊石

植草 m2 27258 36867 40.87 1114034 1506754 鋪草皮

7. 場地平整挖方量 m3 255162 303200 36 9185832 10915200 未考慮松散系數(shù)，臺階式布置土石方工程量小，按土石方綜合單（含挖、填、運）

8. 場地平整填方量 m3 232427 297800 0 0

9. 其中石方量 m3 35000 50000 0 0 包括基槽開挖，不考慮使用，臺階式布置石方量較小

10. 場地強夯區(qū)面積 m2 14900 15500 41.75 622075 647125 臺階式布置強夯區(qū)面積小

11. 基坑開挖余土石方 m3 25000 25000 36 900000 900000 不外運，未考松散系數(shù)，用于場地回填，

12. 表土清除 m3 36146 38000 36 1301256 1368000 全部外運，清表需補土。清表厚度按照300mm考慮。

13. 取土 m3 8870 42210 18 159660 759780 運距15km

14. 外運石方量 m3 22000 43000 54.47 1198340 2342210 有7000m3用于場地邊坡和擋土墻，其他外運，運距15km

15. 圍墻總長度 m 873 871 961.28 839197 837275 平坡式布置圍墻長度最小，差別不大

16. 總計 3649 3907

2.3 進站道路方案優(yōu)化

進站道路連接站址與地方道路，起點位于長沖村附近道路三岔口處，終點接變電站站址。起點處現(xiàn)狀道路與站址設(shè)計高程的高差約30米，進站道路中間路段為天然山谷，主要分布有水田、耕地、魚塘等農(nóng)用地。從工程技術(shù)的角度來考慮，進站道路可采用橋梁方案或路基方案。橋梁方案采取橋梁、道路相結(jié)合的方式，通過設(shè)置橋梁跨越山谷；路基方案則全程采用土方進行路基填筑。

（1）路基方案：

新建進站道路回填邊坡高度最高為25m。整條新建進站道路，除了與站區(qū)斜街段為挖方邊坡外，其余均為填方邊坡。回填邊坡的填料主要為現(xiàn)場場地平整開挖出的土方，由于回填高度較大，邊坡填土必須經(jīng)過夯實或分層碾壓處理，并放緩坡率以保證邊坡穩(wěn)定。由于進站道路主要穿越水田、魚塘等低洼地區(qū)，道路回填邊坡區(qū)域存在厚度不等的軟土層，會影響邊坡的穩(wěn)定，所以在邊坡設(shè)計中采用了換填、旋噴樁加固的地基處理方式，以加固邊坡的穩(wěn)定性。

路基方案存在如下缺點：

（a）路基填筑將天然的山谷（天然泄洪道）一分為二，對原有的排水系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響，同時洪水也對路基構(gòu)成一定危險；

（b）路基最大填高約25m，坡面防護施工難度較大，運營后可能會出現(xiàn)較大工后沉降，影響行車舒適性和安全性；

（c）路基放坡占用了較長路段的村道，對該路進行改線的長度較長，和橋梁方案相比，改路增加的用地為3.9畝。

（d）地基處理難度大。

（e）施工周期長。

（2）橋梁方案：

綜合施工場地、施工工期、橋梁規(guī)模、平曲線形狀、結(jié)構(gòu)安全等因素考慮，上部結(jié)構(gòu)采用20m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，橋跨組合為（4x20+5x20+5x20+5x20）m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，橋梁全長380m。

預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁采用等高直腹板單箱單室連續(xù)箱梁，梁高1.5m，頂板寬度8m，底板寬度4.5m。

橋墩為矩形截面雙柱式墩，截面尺寸為1x1m，橋臺采用柱式臺，臺后設(shè)置5m搭板。樁基采用D130cm鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，按嵌巖樁設(shè)計。

相對于路基方案，橋梁方案的優(yōu)點顯著：

（a）橋梁結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁，施工工藝成熟，施工質(zhì)量容易保證；

（b）相對于路基方案，工后沉降極小，能有效保證行車舒適性和安全性；

（c）相對于路基方案，橋梁方案無需填土，施工工期受雨季影響較小，節(jié)約工期；

（d）從環(huán)保性來看，橋梁方案能最大限度地減少用地面積，減少沿線農(nóng)田、耕地、魚塘等農(nóng)用地的征用，節(jié)約寶貴的土地資源；解決了進站道路截斷天然溝渠的問題，不影響該區(qū)域原有的排水系統(tǒng)；

綜上比較，相對于路基方案，在占地指標(biāo)、施工周期、地基處理難度和環(huán)保方面，橋梁方案均占有優(yōu)勢，本工程采用橋梁方案。

3、結(jié)論

綜上所述，在丘陵地區(qū)變電站土建方案設(shè)計過程中，由于方案施工工期長，造價較高，因此通常要考慮到對變電站土建方案進行優(yōu)化。本文結(jié)合工程實例，主要從豎向布置優(yōu)化和進站道路優(yōu)化兩個方面探討了丘陵地區(qū)500kV變電站工程設(shè)計中優(yōu)化措施，通過經(jīng)濟技術(shù)比較，優(yōu)選最佳的設(shè)計方案，以提高變電站施工周期、減少地基處理難度和實現(xiàn)環(huán)保的目標(biāo)。

【參考文獻】

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