国核电力规划设计研究院有限公司
摘要：土方工程量是影响变电站工程投资和质量的一个关键因素。由于1000kV 变电站占地面积大，受自然地面起伏影响大，如果选择的站区坡度不合理，会使挖填平衡后总挖、填方量巨大，进而会造成深挖厚填的结果。填土过高既带来大量挡土墙工程量，又会给变电站场地沉降、地基处理、外观、工期、质量、投资等诸多方面带来不利影响。
根据现场勘察并与远期结合，在满足全站土方平衡的前提下方案最优的目的，对不同竖向布置方案的土方工程量进行了综合分析，在对各方案进行经济和技术比较的基础上，确定全站标高为126.20m平坡式布置的竖向布置方案。
关键词：土方平衡、坡度、标高
1 前 言
土方工程量是影响变电站工程投资和质量的一个关键因素。由于1000kV变电站站区占地面积大，土方工程量受自然地面起伏影响大，如果选择的站区平衡后总挖、填方量巨大，进而会造成深挖厚填的结果。填土过高既带来大量挡土墙工程量，又对变电站外观带来不利的影响，同时大量回填对地基形成大面积荷载，不仅良好的地质条件不能发挥优势，而且可能留下质量隐患，加大地基处理费用，如处理不当，容易引起建筑物开裂、电缆沟、道路裂缝、导线拉断甚至引起设备屏柜倾斜以致影响生产运行等严重后果。因此合理分析土方平衡进行竖向设计优化非常关键。本文对该工程的土方工程量进行了综合分析和比较，最终给出了优化设计方案。
2 土方平衡分析
2.1 站址地形地貌
拟建场地地貌成因类型为剥蚀丘陵～山前坡洪积扇，地貌类型为低丘～缓平地，地面高程119.70～131.49m。高差较大，站址地形大体为东北高，西南低，站址较为宽阔。站址不受百年一遇洪水位影响。
2.2 站区总平面布置
根据站址总体规划的设想和电气总平面布置要求，变电站的布置采用三列式布置格局，即从西至东依次布置1000kV配电装置、主变压器和110kV配电装置、500kV配电装置。
1000kV配电装置采用GIS设备，布置于站区的西侧，向西出线。配电装置区出线侧布置1000kV高压电抗器，间隔内布置1000kV继电器室两座。
500kV配电装置采用GIS设备，布置于站区的东侧，向东出线。
主变压器及110kV配电装置布置在1000kV和500kV配电装置之间，以满足变电站接线的需要，该配电装置场地内布置有主变及110kV继电器小室2座，500kV继电器室一座。
本方案围墙内用地面积为11.37公顷。
2.3 竖向设计方案比选
影响土方工程量的因素主要有：场地的地形条件、地质条件、总平面布置的朝向、场地竖向设计等。在场地地形条件和总平面布置朝向已固定的情况下，场地的竖向设计就成为减少土方工程量的主要措施。
竖向设计的任务是利用场地的自然地形，对场地的地面高程进行竖直方向的规划设计，使之满足工艺和使用要求。变电站竖向设计中首先要满足防洪要求，设计场地标高必须高于频率为1％的洪水位。若变电站不受洪水位和内涝水位影响，但因变电站占地面积大、场地地形起伏变化大，许多变电站都会有大量挖填方。大量填方，不仅带来巨大的填土工程量，而且带来场地沉降、外观、工期、质量、投资、地基处理等方方面面的难题。
该变电站也是其中典型的一个。变电站围墙东西宽约282.5m，南北长约450.0m。站址地形大体由东北向西南倾斜，自然标高在 119.7m-131.49m之间，自然综合坡度约 2.4%。
根据该工程地形特点，利用1：500地形图，对该1000kV变电站竖向设计做了多方案的比选，分述如下：
方案一（站区标高定为126.20m），站区标高定为126.20m，站区由场地中央向路边以0.5%的坡度排水，雨水口设于道路两侧。站区东北部为挖方区，西南部为填方区。经计算，最大回填高度4.315m，平均回填高度1.4m；总挖方量11.042万m³，最大开挖深度3.575m，平均开挖深度1.54m，挡土墙体积为3510m³。土方平衡计算表见下表。
表2.3-1 站区标高定为126.20m平坡布置方案土方平衡表
方案二（0.5%坡度方案），站区竖向布置从东向西按0.5%坡度平坡式设计，站区东中部为挖方区，西北、南部为填方区。经计算，在考虑全站土方平衡、基槽余土、进站道路土方量等因素后，站址东围墙标高取127.00m，西围墙标高取125.60m。站区总填方量11.31万m³，最大回填高度4.3m，平均回填高度1.98m，总挖方量5.63万m³，最大开挖高度2.8m，平均开挖深度0.99m，挡土墙体积为3641m³。
表2.3-2 站区0.5%坡度平坡布置方案土方平衡表
3 技术经济比较
2.4.1 经济分析
对以上两个方案主要经济指标进行比较，见表2.4-1。
表2.4-1 竖向布置两个个方案主要经济比较表
从以上比较结果，方案一（站址标高定为126.20m）各项经济指标优于方案二，通过充分利用自然地形条件，减少大量土方、挡土墙量，缩短建设周期，降低投资费用。
2.4.2 技术分析
竖向布置方案一（站址标高126.20m）相关问题说明：
（1）对电气设备布置和构支架设计的好处
场地标高整体定为126.20m，场地整体较为平整，从中间向道路找坡0.5%排水，1000kV配电装置及500kV配电装置采用GIS设备，配电装置区域场地平整，有利于设备基础及架构的布置。110kV配电装置采用管型母线，要求顶标高一致，区域场地坡度变化小，构支架布置方便美观。从设计到施工都比较简便。
（2）对场地排水的影响
由于变电站采用集中方式排水，站区雨水经雨水口收集后汇入检查井，通过管道排至站外。场地坡度较小不影响排水的顺畅。站内道路环形布置，每个封闭区域内，由场地中央向道路设置0.5%的坡度排水，路边设置雨水口，便于雨水收集，可以快速排除整个变电站的地表雨水，对整个变电站的地基非常有利。
综上所述，确定竖向布置方案一，即站区标高定为126.20m方案为本工程的首选方案。
参考文献：
[1]《变电站那总平面设计技术规程》DL/T 5056-2007。