文波1,2，趙鵬1,3，張俊發1
（1. 西安理工大學，陝西西安 710048；
2. 陝西省電力設計院, 陝西西安 710054；
3. 陝西省建設廳，陝西西安 710002）
摘要： 110 kv略陽變電所由於地形複雜的原因，所區四周全部採用了擋土牆支護結構。擋土牆最高處達到19 m,結合工程實際情況，進行合理分析和計算，並對設計中遇到的問題進行**，提出了一些建議。
關鍵詞： 擋土牆;斷面設計;土壓力計算
1前言 擋土牆是支承路基填土或山坡土體，防止填土或山坡土體失穩，承受側向土壓力的構築物。目前，國內外所做的擋土牆大多都低於12 m，很少有大於18 m的高擋牆，對於高擋牆中穩定係數（ko、kc）等的取值以及構造措施均需重新考慮，因而本文結合110 kv略陽變電所19 m高擋土牆的設計，**了其中的某些問題。
2工程概況
110 kv略陽變電所位於略陽縣城關鎮頭重梁上，是略陽電廠電力送出給略陽縣城的又一條重要的電力紐帶。所址占地約3 360 m2，位於嘉陵江古河道上。隨著河流的長期下切及漫長的地質作用，所址區已抬高，原河流相沉積物上覆蓋一層粉質粘土。
場地地形高低不平，東南向較高，向西漸低，最大坡度約18%，地面相對標高為587~602.75 m。所區四周圍牆處均修砌有擋土牆。
3工程地質條件
根據現場調查及野外鑽探，擬建場地地層岩性主要為耕土、第四系粉質粘土及細砂，具體為：
① 耕土 qml:灰黃~灰褐色，厚度0.5 m。層底標高594.90~602.25 m。以耕土為主，含細砂，含植物根系及少量煤屑，鬆散，稍密，稍溼。
② 粉質粘土qdl:灰黃~黃灰色，稍溼~溼，硬塑~可塑。含植物根系，土質呈斑塊狀，鐵錳質渲染，含結核，偶見黑色炭屑。
該層土壓縮模量es一般值為13.2 mpa，壓縮係數a1-2為0.125 mpa-1，為中等壓縮性土。
本層在場地內分布不均勻，最厚處大於6 m，最薄處僅1 m左右。
③ 細砂混卵石qal+pl:灰黃~灰綠色，中密，稍溼~溼，砂層中混有石灰質卵石、漂石，次圓或扁平狀。
4地基土的物理力學性質
根據室內土工試驗結果，層②粉質粘土qdl的物理力學性質指標見表1。
5擋土牆設計
該變電所經土方計算及場地整平後，可知所區東北角處的擋土牆最高，為19 m；所區西南角處的擋土牆最低，為2m。一般而言，高度低於12 m的擋土牆視為常規擋土牆，其理論和經驗較完整和成熟，此處不再贅述。現僅就最高處擋土牆的設計過程給予詳細闡述。
5．1擋土牆的結構選型
目前，按照擋土牆斷面的幾何形狀及其受力特點，常見的擋土牆可分為四大類，即：實體重力式牆、半重力式牆、懸臂式牆或t形牆和扶壁式牆。每一種擋土牆形式都有其自身的適用範圍和特點。
本工程方案設計比較了漿砌塊石擋土牆、懸臂式擋土牆及扶壁式擋土牆等結構形式，後兩個方案均存在施工難度較大、造價較高等因素；同時，本所址位於陝南地區，所區周圍石材較多，開採及運輸毛料石很方便。綜合各方面的因素，推薦採用漿砌塊石擋土牆方案。
斷面設計中，計算引數如下：
(1) 擋土牆材料採用mu20毛料石，m7.5水泥砂漿砌築；
(2) 牆背填土採用粉質粘土回填，其容重為20 kn/m3,漿砌塊石容重取22 kn/m3;
(3) 因無地下水影響，且牆體考慮設多層排水孔，故不考慮牆背有水的情況；
(4) 牆背填土為水平，荷載考慮q=1 kn/m2;
(5) 所區**基本烈度為6度，故不考慮抗震計算。
在斷面尺寸及形式上，考慮了兩個不同的斷面，乙個為牆面仰斜，牆背直立的一般實體重力式斷面；另乙個為加入鋼筋混凝土板帶的半重力式斷面。其斷面尺寸分別如圖1、2所示。
5．2擋土牆的穩定性
在一般的擋土牆設計中，牆背土壓力的計算通常採用庫侖(coulomb)理論。由於庫侖理論沒有考慮到土的粘聚性，只適用於無粘性土的土壓力計算；而在本工程中由於持力層地基土為粉質粘土，所以在應用庫侖理論計算土壓力時，就需將內凝聚力c和內摩擦角φ進行適當調整。即把c、φ值折算為等值內摩擦角φd，用折算出的φd值代替原來的φ值。
這樣就把粘結力概括進φ值內，之後就可利用庫侖公式求解土壓力。具體公式為
式中γ——填土容重；
h——牆高；
c——內凝聚力；
q——地表均布荷載（以單位水平投影面上的荷載強度計）；
h0——牆背填土表面活載折算土體高度；
φ——土壤內摩擦角；
φd——土壤等值內摩擦角；
α——牆背與垂直面夾角；
δ——土壤與牆背間的摩擦角，取δ=φd/2；
β——牆背填土頂面與水平面的夾角。
在本工程例項中，可知：γ=20 kn/m2,h=19 m,q=1 kn/m2,h0=0.05m,φ=21.8°,α=0°,β=0°。
將已知數值代入公式(1),即可求得土壓力e值，再將e值分解成水平及垂直壓力，分別是
(注：一般擋土牆的kc數值為1.30，由於本擋土牆為高擋牆，為安全考慮，並參考有關資料，定出kc值為1.50)
式中 kc ——滑動穩定係數；
w——牆自重，kn;
ey ——主動土壓力垂直向分力，kn;
ex ——主動土壓力水平向分力，kn;
f——基底摩擦係數，f=0.50。
傾覆穩定係數按下式計算
(注：一般擋土牆的ko數值為1.50，由於本擋土牆為高擋牆，為安全考慮，並參考有關資料，定出ko值為1.80)
［σ］——地基承載力設計值，［σ］=200 kpa。
計算基底應力時，考慮到結構物的高度和重要性，不允許其發生拉應力，因此，要求σ1,2≥0。
按圖1所示截面形式計算出的成果為：
從計算結果可見，此種斷面形式不滿足要求，需加大斷面尺寸。對於重力式擋土牆而言，加大斷面尺寸勢必增加工程量，因而改用圖2所示的半重力式斷面擋土牆。同時將擋土牆底部設計成倒台階式，在台階處臨土面鋪設不小於500 mm厚碎石墊層；在擋土牆中部加入鋼筋混凝土板帶，這樣不但不需增加斷面尺寸，還可增大基底接觸面，提高擋土牆整體穩定性，從而抵抗傾覆和滑動。
同樣，抗滑移、抗傾覆穩定係數及基底應力仍按公式(2)、(3)、(4)進行計算。由於基底滿鋪500 mm厚碎石墊層且截面呈倒階梯狀，因而基底應力滿足要求，不需驗算。最後的計算結果為：
kc=1.52＞kc=1.5，ko=1.87＞ko=1.8
可見，計算結果均滿足設計要求。
採用這種斷面形式的優點在於：
① 在不增大斷面尺寸的情況下，增大基底與地基的接觸面，可以更有效地提高抗滑力；
② 在擋土牆中部加入鋼筋混凝土板帶，可增大高擋牆的整體性和穩定性；
③ 擋土牆中下部為仰斜式，可與開挖邊坡緊密結合，從而減小主動土壓力；
④ 台階式基底，便於施工，可縮小開挖工作面，加快工期。
6構造措施
從計算過程看，本工程為漿砌塊石擋土牆結構，由於高度較大，牆後填料對牆身的推力很大，安全等級要求較高，故對斷面形式的選擇是否合理將直接影響到結構本身的穩定、安全和造價。考慮到本所址處於陝南地區，年平均降水較大，並且擋土牆高度較大，為使牆後積水易於排出，在牆身縱橫雙向設定有200 mm×200 mm的洩水孔，間距為3.0 m，以便疏乾牆後填料和土層。
同時在孔口設定具有反濾作用的粒徑為10~40mm的碎石濾水層，以免洩水孔被堵塞，從而有效地保證洩水暢通。在擋土牆中部設定有一厚度為800 mm的鋼筋混凝土板帶，以保證結構物整體性，同時其抗震能力也有相應提高。擋土牆底部設定為倒階梯型，這樣不但節省材料，降低造價，還增大了基底摩擦力，提高了工程可靠度。
此外，本工程對砌體施工亦提出了具體要求，制定了詳細的施工要求和步驟，如擋土牆臨土面500 mm範圍內必須用非膨脹土回填、填縫砂漿必須飽滿、外露面石材必須平整且用1∶2水泥砂漿勾縫、擋土牆需待其強度達到70%以後方可回填土、壓實係數需達到0.94等等。
7結語 通過本工程的設計，可以看出，在高擋土牆設計中，不能簡單根據庫侖(coulomb)理論及常規擋土牆的經驗公式就得出結論，而需根據具體情況選擇合適引數及斷面形式。
(1) 對於高擋土牆而言，由於其耗材較多，對於周圍環境影響較大，因而合理選擇擋土牆的形式及牆身截面尺寸以降低材料消耗及擋土牆工程的總造價，就成了擋土牆設計中的關鍵問題之一。故對於高擋土牆，不宜採用重力式斷面，而改為半重力式加倒台階式斷面是切實可行的，可利用其台階角增大摩擦係數以抵抗傾覆及滑動；
(2) 庫侖公式只適用於無粘性土的土壓力計算，因而如果持力層為粘性土，就需把內凝聚力c和內摩擦角φ值折算成等值內摩擦角φd（即把粘聚力考慮進去）之後，再利用庫侖公式進行計算；
(3) 高擋土牆的穩定係數不能按一般情況選取，而需適當放大。在本工程中，抗滑動穩定係數kc=1.50，抗傾覆穩定係數ko=1.80,這樣設計出的擋土牆才偏於安全；
(4) 採取必要的構造措施和技術措施，以增加擋土牆的安全性和穩定性；如做好排水和截水設計、控制好牆後回填料的回填種類和填料分層的夯實密實度等。
［1］gbj7.89,建築地基基礎設計規範［s］.北京:中國建築工業出版社,1989.
［2］亨廷頓.土壓力和擋土牆［m］.北京:人民交通出版社,1973.
［3］建築結構設計手冊-擋土牆［m］.北京:中國建築工業出版社,1973.
［4］黃廣軍,劉昌清,彭宗,龍錦永.高擋土牆的穩定係數［kc］、［ko］取值**［j］.鐵道學報,1998,20(5)．
110KV變電所施工用電方案secret
110kv變電所工程施工 用電方案 編制人審核人 批准人施工用電方案 一 編制依據 1 建築施工安全檢查標準 jgj59 59 施工現場臨時用電安全技術規範 jgj46 88 2 本工程的施工組織設計 施工進度計畫和施工總平面布置圖。3 有關施工用電計算手冊。4 建設單位所提供的現場施工電源情況。二...
地鐵110kv主變電所SVG無功補償
作者 吳章輝 科技創新與應用 2014年第20期 摘要 供電系統是地鐵運營的關鍵，提高地鐵供電系統的電能質量需要提高地鐵變電所的功率因數，提高系統的電壓質量。svg無功補償裝置對於地鐵供電系統的提質 諧波汙染的治理等具有重要的作用。文章主要介紹svg無功補償裝置，對svg的特點 優勢進行分析，並闡述...
110KV變電所電氣試驗安全技術措施
110kv變電所及地面各車間變電所高壓電氣裝置電氣試驗安全技術措施 編制人單位負責人 編制單位 編制日期 110kv變電所及地面各車間變電所高壓電氣裝置電氣試驗安全技術措施 第一部分 110kv變電所高壓電氣裝置電氣試驗安全技術措施 一 概述 為保障礦井供電安全，根據 煤礦安全規程 規定，我礦110...