变电站常用边坡支护形式

来源:用户上传      作者: 焦 勇

　　摘要: 介绍了目前变电站边坡支护常用的挡土墙形式,分析各种挡墙的受力原理、计算要点和方法、设计中要满足的各个指标、常用设计参数的选择;综合论述了常用挡土墙对墙背填料及墙身材料的要求、地基承载力应满足的条件、适用填土的高度;结合变电站边坡本身的特点,从安全性,经济性,美观性、施工的难易程度、保护周边环境角度,提出常用形式挡土墙的适用范围。
　　关键词: 边坡支护;挡土墙;重力式;扶壁式;加筋土;锚杆式
　　
　　随着变电站工程的增多,在开阔平坦的地方选取变电站站址越来越困难。新建变电站工程所遇到的挖方和填土边坡也越来越多,出现了大量不同高度的填土边坡,为保证边坡安全及保护周围环境,须对边坡采取支挡、加固与防护措施。采用挡土墙支护,可减少边坡的开挖和占地。常用支护形式有:重力式挡土墙、扶壁式挡土墙、加筋土挡土墙、锚杆挡土墙、土钉墙等。
　　
　　1 重力式挡土墙
　　
　　1.1 主要技术内容
　　重力式挡土墙是应用最为广泛的的一种支护形式,主要是依靠其自身与地基土之间的摩擦力来支挡边坡的推力。这种结构形式常以浆砌块石为材料,形式简单,可就地取材,造价低廉,施工方便。一般而言,在挖填方量微小变化的条件下,高度不大于6m的重力式挡土墙是比较经济节约的,衡重式的适用高度可以适当加高。对于6m以上高度的边坡,重力式挡土墙截面积大,石方工程量过大。
　　1.2 主要技术指标
　　挡土墙形式:根据墙背倾斜情况,可分为俯斜式、仰斜式、直立式、衡重式以及其他形式。
　　墙身材料及强度:常用浆砌块石、条石,缺乏石料或墙身较高时采用素混凝土。块石、条石强度等级不低于MU30,混凝土强度等级C15及以上。采用砌体时,控制容重γ=23KN/m3。
　　墙背填料:填料有效内摩擦角宜≥30°;优先采用透水性较好的砂石土,采用粘性土时,宜掺入适量碎石;不应采用淤泥、耕植土、膨胀性粘土作为填料。
　　抗滑移稳定性:抗滑移稳定系数Kc≥1.30。
　　抗倾覆稳定性:抗倾覆稳定系数Ks≥1.60。
　　地基承载力:按设计要求,一般设计挡墙基底为压应力,地基承载力不小于160KPa。
　　1.3 适用范围
　　适用于一般地区、浸水地区、地震地区等的边坡支挡工程,当地基承载力较低或地质条件较复杂时应适当控制墙高,土质边坡高度不宜大于8m。衡重式的适用高度可适当加大。
　　1.4 应用典型工程
　　该技术在广西、云南、贵州的变电站工程中得到广泛应用,这些地区石料相当丰富,取得了显著的经济效益。
　　
　　2 扶壁式挡土墙
　　
　　2.1 主要技术内容
　　高度超过8m,一般采用钢筋混凝土扶壁式挡土墙。扶壁式挡土墙是一种轻型支护结构,依靠墙身自重和墙底板以上填土(包括荷载)的重力维持挡土墙的稳定性,其主要特点是厚度小,自重轻。
　　2.2 主要技术指标
　　挡土墙形式:墙面板顶端和墙底板厚度不小于300mm,扶壁间距取墙高的1/3~1/2,扶壁厚度取扶壁间距的1/8~1/6,且不得小于300mm,通常墙底设置抗滑凸榫,墙背沿横纵向按适当间距设置排水孔。
　　墙身材料及强度:常用钢筋混凝土,混凝土强度等级C25及以上。控制容重γ=26KN/m3。
　　墙背填料:填料有效内摩擦角宜≥30°;优先采用透水性较好的砂石土,采用粘性土时,宜掺入适量碎石;不应采用淤泥、耕植土、膨胀性粘土作为填料。
　　抗滑移稳定性:抗滑移稳定系数Kc≥1.30。
　　抗倾覆稳定性:抗倾覆稳定系数Ks≥1.60。
　　地基承载力:按设计要求,挡土墙对地基承载力要求较高。
　　2.3 适用范围
　　适用于一般地区、浸水地区、地震地区等的边坡支挡工程,土质边坡高度不宜大于10m。
　　2.4 应用典型工程
　　该技术在云南新建的变电站填土边坡支挡工程中得到应用。已建工程中,扶壁式挡土墙高度达14m,但经济指标不高。
　　
　　3 加筋土挡土墙
　　
　　3.1 主要技术内容
　　加筋土挡土墙是由面板、拉筋带及填料组成的加筋土体,以承受土侧向压力的挡墙。它利用拉筋带与土体之间的摩擦作用改善土体的变形条件和提高土体的工程性能,从而达到稳定土体的目的。加筋土挡土墙具有节约占地、造型美观、经济等特点,但其作用机理复杂,筋带表面难以防腐处理,对填料的适应性较差,由于拉筋带的存在,考虑上部结构的地基处理,建筑物布置不能过于靠近挡土墙。填土高度在8~10m以上时,加筋土挡土墙优势明显。
　　3.2 主要技术指标
　　挡土墙形式:常用形式为直立式。当墙高度大于12m时,应分级设置,墙高的中部宜设置宽度不小于1m的错台。
　　拉筋带:可采用钢板拉筋、钢筋混凝土拉筋、聚丙烯筋带、复合材料拉筋带、土工格栅等。常用钢筋混凝土拉筋带混凝土强度等级≥C20,钢筋直径≥8mm;复合材料拉筋带抗拉设计强度值≥60MPa。其抗拉设计强度一般采用蠕变强度。
　　墙面板:钢筋混凝土面板,采用钢模制作。
　　墙背填料:填料要求易压实,有效内摩擦角宜≥35°,优先采用透水性较好的砂砾土,可采用砂质粘土;填土分层压实系数≥0.94。
　　设计要求:内部稳定性计算、外部稳定性计算、构件强度等均应满足设计要求。
　　地基承载力:挡墙一般采用分段现浇C25混凝土条形基础,挡墙整体为柔性结构,对地基承载力要求较低,地基承载力按计算确定,若不满足则进行地基处理。
　　3.3 适用范围
　　适用于一般地区的高边坡填土支挡工程,在公路、铁路、煤矿工程中得到较多应用。对于8度以上地区和具有强烈腐蚀环境不宜适用,浸水条件下应慎用。
　　3.4 应用典型工程
　　在公路工程中得到广泛应用,云南楚(雄)-大(理)高速公路,特高双面三级加筋土挡土墙,总墙高43.75m。
　　
　　4 锚杆式挡土墙
　　
　　4.1 主要技术内容
　　锚杆挡土墙是利用锚杆技术形成的一种挡土结构物,结构形式可分为柱板式锚杆挡土墙和壁板式锚杆挡土墙,目前多用柱板式锚杆挡土墙,由挡土板、肋柱和锚杆组成。肋柱是挡土板的支座,锚杆是肋柱的支座,墙后的侧向土压力作用于挡土板上,并通过挡土板传给肋柱,再由肋柱传给锚杆,由锚杆与周围地层之间的锚固力即锚杆抗拔力使之平衡,以维持墙身及墙后土体的稳定。其优点是,结构质量轻,挡墙的结构轻型化,与重力式挡墙相比,可以节约大量的圬工和节省工程投资, 对于变电站而言,过大的基础将影响各种管沟布置及单体建筑工程的基础设计,而且会占用大量土地,对于高大边坡,锚杆式挡土墙优势特别明显。
　　4.2 主要技术指标
　　挡土墙形式:可根据地形设计为单级或多级,每级墙的高度不宜大于8m,具体高度应视地质和施工条件而定,在多级墙的上、下两级墙之间应设置平台,平台宽度一般不小于1.5m。
　　挡土板:一般采用钢筋混凝土槽形板、矩形板和空心板,有时也采用拱形板。预制构件可按简支板计算内力;现浇挡土板按连续梁计算内力。
　　肋柱:一般采用矩形或T形截面,沿墙长方向肋柱宽度不宜小于0.3m。肋柱可视为支承在锚杆上的连续梁,锚杆可作为肋柱的刚性支座,肋柱视与地基的嵌固程度,可考虑为自由端,简支端或固定端。
　　锚杆:分为普通灌浆锚杆、预压锚杆、预应力锚杆、扩孔锚杆。可根据肋柱高度设计为两层或多层锚杆,若锚杆布置太疏,则肋柱截面尺寸大,锚杆粗而长,但若布置过密,锚杆之间受力的相互影响使锚杆抗拔力受到影响,此时锚杆拉力比单根锚杆设计拉力低;锚杆由非锚固端和有效锚固端组成,非锚固端长度应根据肋柱与主动破裂面或滑动面的实际距离确定,有效锚固长度按锚杆承载力的要求确定。锚杆的倾斜度通常在10o~45o之间,中层和底层锚杆缓于上层锚杆的倾斜度。
　　墙背填料:填料要求易压实,有效内摩擦角宜≥35°,优先采用透水性较好的砂砾土,可采用砂质粘土;填土分层压实系数≥0.94。
　　稳定性分析:一般采用克朗兹理论,根据上下层锚固体与各个破裂体的关系,用力多边形求出锚杆的抗拔力。
　　4.3 适用范围
　　适用于墙高较大,缺乏石料的地区或挖基困难的地段,具有锚固条件的土层,对地基承载力要求不高。
　　采用锚杆处理填土的方案的缺点主要是锚杆抗弯刚度较小,填土在自固结和受到上部碾压、结构等荷载作用下产生不均匀沉降,而锚杆在竖向应力作用下,自由段必然会出现下挠现象。锚板、肋柱受到锚杆向下挠曲而产生的横向力,使挡板和肋柱发生弯曲导致开裂的情况。
　　
　　5 土钉墙
　　
　　由土体、土钉和护面板三部分组成。利用土钉对天然土体就地实施加固,并与喷射混凝土护面相结合,形成类似于重力挡土墙的复合加强体,从而使开挖坡面稳定。对土体适应性强、工艺简单、材料用量较少,可自上而下施工,常用于挖方边坡。
　　
　　6 结论
　　
　　变电站边坡支护形式的选择,取决于墙址形式、工程地质、水文地质、建筑材料、墙的用途、施工方法、场地的限制条件,并结合当地的经验,墙壁的外观、环保的特殊要求、施工的难易和工程造价,综合比较确定。
　　
　　参考文献:
　　[1] 陈忠达.公路挡土墙设计[M].北京:人民交通出版社,1999
　　[2]建筑地基基础设计规范 GB50007-2002[S].北京:中国建筑工业出版社,2002
　　[3]陈希哲.土力学地基基础[M].北京:清华大学出版社,2004

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-427645.htm