一、主要任務

豎向布置是變電站總布置設計中一個重要組成部分,主要任務有:改造建設場地的自然然地形,對場地的地面高程進行堅直方向的規劃設計。選擇適宜的場地標高和坡度.使改造后的場地能適應和滿足變電站電氣設備布置，各項建構筑物的修建需要,有利于地面雨水的迅速排除,并滿足電氣生產工藝、交通運輸道路及地上地下管線敷設要求,為建構筑物基礎和地下管線的埋深能充分利用良的工程地質創造有利條件,同時應力求土石方和人工支護、護坡工程量最少,填挖方量平衡.達到節約投資、加快工程項目建設進度的目的。

二、設計內容

豎向布置的主要設計內容有以下幾個方面:

1 )考慮洪水水位或內澇水位對站址的影響及相應的防洪處理方案,使站址不受洪水水位或內澇水位影響。

2)考慮進站道路、站內道路的標高及坡度,使其滿足工藝布置、交通運輸及運行檢修要求。

3 )根據自然地形條件,確定合理的堅向布置方式(平坡式、階梯式、混合式)。

4 ) 確定合理的站區場地排水方式,使地面雨水迅速排除。

5)確定合理的站區場地平整設計標高,使土石方工程量最少。

三、豎向布置方式

豎向布置設計中應綜合考慮洪水水位、自然地形、工藝要求、站區總平面布置格局、交通運輸、雨水排放、土(石)方工程量等因素。豎向布置方式一般有3種:平坡式、階梯式和混合式。3種豎向布置方式各有特點:

1 )平坡式豎向布置。不同場地之間的交通聯系及設備吊裝檢修方便,此種布置方式在地勢較為平坦區域最為常見,但在自然地形變化較大的區域, 土(石)方、擋土墻、護坡工程量及用地面積較大。

2)階梯式豎向布置。站區自然地形坡度在5%-8% ,且原地形有明顯的坡度時,站區豎向布置宜采用階梯式布置。階梯式布置有利于節省土(石) 方工程量及用地面積,但站內銜接處需設擋土墻, 合階之間交通聯系及管線敷設條件較差,配電裝置場地中設備吊裝檢修不便。

3)混合式豎向布置。混合式布置又分為平坡+斜坡布置方式及平坡+臺階布置方式。混合式能有效節省土方工程量和用地面積,不同場地間的交通聯系方便,管線敷設及配電裝置場地中設各吊裝、檢修方便 。

階梯式和混合式豎向布置方式應滿足工藝及站區建(構)筑物的布置要求,便于運行、檢修、設各運輸和管溝敷設,并盡量保持原有地形 。

在平原地區,地勢較為平坦,豎向布置一般采用平坡式布置,而在山區,自然地形變化較大,綜合考慮土(石)方、擋土墻及護坡工程量等因素,豎向布置可考慮采用階梯式或混合式布置方式。

在自然地形變化較大的情況下,階梯式布置比平坡式布置土(石)方工程量更省。

需要注意的是,階梯式豎向布置重點在于臺階的劃分和臺階高差的確定,臺階的劃分遵循以下原則.

1)按生產區劃分合階,這樣便于生產、運輸和管線敷設。對于變電站來說,一般按戶外配電裝置場地等分為2-3個合階。

2)臺階縱軸順應等高線布置,臺階之間的連接處注意地質條件是否滿足要求;對于變電站來說應分別保證進線及出線架構位于同一個高程的臺階內,以滿足電氣設各安裝和運行安全。

3)合階數量、寬度及高度應適當。在臺階式布置中,臺階寬度及高度是決定場地土方量及整體經濟效益的重要因素,對于臺階的寬度及高度的確定以定性和定量結合的方法,以填挖方平衡且土方總量最小為目標,尋求滿足規范及經驗要求,同時又使填挖方平衡且土方總量最小的臺階高度及寬度。

混合式豎向布置能有效的減少站區土(石)方、擋土墻及護坡的工程量,減少站外征地面積,從而減低工程造價,減少建站對周邊環境的影響,對建設“資源節約型、環境友好型”變電站具有很好的經濟實踐意義。

四、布置要求

4.1一般規定

4.1.1變電站的站區場地設計標高應根據變電站的電壓等級確定。洪水水位是變電站場地設計標高確定的先決條件。220kV 樞紐變電站及 220kV 以上電壓等級的變電站， 站區場地設計標高應高于頻率為 1%(重現期， 下同) 的洪水水位或歷史最高內澇水位; 其他電壓等級的變電站站區場地設計標高應高于頻率為 2%的洪水水位或歷史最高內澇水位。 當站區場地設計標高不能滿足上述要求時， 可區別不同的情況分別采取以下三種不同的措施：

1)對場地標高采取措施時， 場地設計標高應不低于洪水水位或歷史最高內澇水位。

2)對站區采取防洪或防澇措施時，防洪或防澇設施標高應高于上述洪水水位或歷史最高內澇水位標高 0.5m。

3)采取可靠措施， 使主要設備底座和生產建筑物室內地坪標高不低于上述高水位。 沿江、 河、 湖、 海等受風浪影響的變電站， 防洪設施標高還應考慮頻率為 2%的風浪高和 0.5m 的安全超高。

在變電站豎向設計中,當站區場地不滿足洪水水位或內澇水位要求時,一般采取外購土(石)方墊高站址方案,或在站址周邊修改防洪提(渠)方案。

4.1.2變電站站內場地設計標高宜高于或局部高于站外自然地面，以滿足站區場地排水要求。

4.1.3站區豎向布置應合理利用自然地形， 根據工藝要求、站區總平面布置格局、 交通運輸、 雨水排放方向及排水點、 土(石) 方平衡等綜合考慮， 因地制宜確定豎向布置形式， 盡量減小邊坡用地、 場地平整土(石) 方量、 擋土墻及護坡等工程量，并使場地排水路徑短而順暢。

1)站區豎向布置一般應考慮站內外(包括進站道路、基槽余土、防排洪設施等) 挖填土(石) 方綜合平衡的前提下， 宜使站區場地平整土(石) 方量最小。

2)山區、丘陵地區變電站的豎向布置，在滿足工藝要求的前提下應合理利用地形，適當采用階梯式布置，盡量避免深挖高填并確保邊坡的穩定。

4.1.4位于膨脹土地區的變電站，其豎向設計宜保持自然地形，避免大挖大填; 位于濕陷性黃土地區的山前斜坡地帶的變電站， 站區宜盡量沿自然等高線布置，填方厚度不宜過大。

4.1.5擴建、改建變電站的豎向布置，應與原有站區豎向布置相協調，并充分利用原有的排水設施。

4.2設計標高的確定

4.2.1變電站建筑物室內地坪應根據站區豎向布置形式、工藝要求、場地排水和土質條件等因素綜合確定。

1)建筑物室內地坪應不低于室外地坪 0.3m。

2)在濕陷性黃土地區，多層建筑的室內地坪應高出室外地地坪 0.45m。

4.2.2場地設計綜合坡度應根據自然地形、 工藝布置(主要是戶外配電裝置形式)、土質條件、排水方式和道路縱坡等因素綜合確定，宜為 0.5%～2%，有可靠排水措施時，可小于 0.5%，但應大于 0.3%。局部最大坡度不宜大于6%，必要時宜有防沖刷措施。 戶外配電裝置平行于母線方向的場地設計坡度不宜大于 1%。

4.2.3站內外道路連接點標高的確定應便于行車和排水。站區出入口的路面標高宜高于站外路面標高。否則，應有防止雨水流入站內的措施。

4. 3邊坡及擋土墻

4.3.1站區自然地形坡度在 5%～8%以上，且原地形有明顯的坡度時，站區豎向布置宜采用階梯式布置(大型變電站場地面積大，宜取下限值，反之取上限值)。

4.3.2階梯的劃分應滿足工藝和建(構)筑物的布置要求，便于運行、檢 修、 設備運輸和管溝敷設， 并盡量保持原有地形。 臺階的長邊宜平行自然等高線布置，并宜減少臺階的數量。

4.3.3 邊坡坡度應按巖土的自然穩定傾角確定，坡面應作護面處理，坡腳宜設排水溝; 擋土墻墻背應做好防排水措施， 在泄水孔進水側應設置反濾層或反濾包。 位于膨脹土地區的擋土墻高度不宜大于 3m。

4.3.4臺階坡頂至建(構)筑物的距離，應考慮建(構)筑物基礎側壓力對邊坡、 擋墻的影響。 位于穩定土坡坡頂上的建筑， 當垂直于坡頂邊緣線的基礎底面邊長小于或等于 3m 時，其基礎底面外邊緣線至坡頂的水平距離 a(見圖4)應符合式(4−1)和式(4 −2)的要求，但不得小于 2.5m。

當基礎底面外邊緣線至坡頂的水平距離不滿足式(4− 1) 和式(4−2)的要求時，可根據基底平均壓力按 GB 50007《建筑地基基礎設計規范》的規定確定基礎距坡頂邊緣的距離和基礎埋深。當邊坡坡角大于 45°、坡高大于 8m 時，應按 GB 50007《建筑地基基礎設計規范》中的規定驗算坡體穩定性。坡頂至建(構)筑物的距離，應考慮工藝布置、交通運輸、電纜豎井等要求。最小寬度應滿足建筑物的散水、開挖基槽對邊坡或擋土墻的穩定性要求，以及排水明溝的布置，且不應小于 2m。膨脹土地區布置在挖方地段的建(構) 筑物外墻至坡腳支擋結構的凈距離不應小于 3m。填方區圍墻基礎底面外邊緣線至坡頂線的水平距離可采用 1.5m～2m。

4.3.5坡腳至雨水明溝之間，對砂土、黃土、易風化的巖石或其他不良土質， 應設明溝平臺， 其寬度宜為 0.4m～1.0m， 如邊坡高度低于 1m 或已作加固處理，可不設平臺。

4.3.6場地挖方坡率允許值應根據工程地質勘察報告中描述的地質條件和設計邊坡高度確定。

1)土質開挖邊坡的坡率允許值應根據經驗，按工程類比的原則并結合已有穩定邊坡的坡率值分析確定。 當無經驗， 且土質均勻良好、 地下水貧乏、 無不良地質現象和地質環境條件簡單時，可按下表確定(表4.3.6−1)。

2)在邊坡保持整體穩定的條件下，巖質邊坡開挖的坡率允許值應根據實際經驗， 按工程類比的原則并結合已有穩定邊坡的坡率值分析確定。 對無外傾軟弱結構面的巖質邊坡，其邊坡坡率允許值可按下表確定(表4.3.6−1)。

4.3.7 填方區壓實填土的邊坡允許值，應根據其厚度、填料性質等因素，并結合地區經驗，按下表 的數值確定。

4.3.8下列邊坡的坡率允許值應通過穩定性分析計算確定：

1)坡高超過表4.3.6−1 和表4.3.6−2 范圍的邊坡。

2)土質較軟的邊坡。

3)坡頂邊緣附近有較大荷載的邊坡。

4)地下水比較發育或有外傾軟弱結構面的巖質邊坡。

5)邊坡下有不良地質條件的邊坡。

4.3.9當邊坡表層有積水濕地、地下水滲出或地下水露頭時，應根據實際情況設置相應的導排水措施。

4.4場地排水

4.4.1場地排水應根據站區地形、地區降雨量、土質類別、站區豎向及道路布置，合理選擇排水方式，宜采用地面自然散流滲排、雨水明溝、暗溝(管)或混合排水方式。

4.4.2戶外配電裝置場地排水應暢通，對被高出地面的電纜溝、巡視小道攔截的雨水，宜采用排水渡槽或設置雨水口并敷設雨水下水道方式排除。

4.4.3采用雨水明溝排水時，排水明溝宜沿道路布置，并應減少交叉，當必須交叉時宜為正交， 斜交時交叉角不應小于 45°。 明溝宜作護面處理。 明溝斷面及形式應根據水力計算確定。 明溝起點深度不應小于 0.2m， 明溝縱坡宜與道路縱坡一致且不宜小于 0.3%，濕陷性黃土地區不應小于 0.5%。當明溝縱坡較大時，應設置跌水或急流槽，其位置不宜設在明溝轉彎處。

4.4.4當采用雨水下水道排水系統時，雨水口應位于匯水集中的地段，雨水口形式、 數量和布置應按匯水面積范圍內的流量、 雨水口的泄水能力、 道路縱坡、路面種類等因素確定。雨水口間距宜為 20m～50m，當道路縱坡大于 2%時，雨水口間距可大于 50m;當道路交叉口為最低標高時，應增設雨水口。

4.4.5當采用部分散流排水時，僅在排水側圍墻下部留有足夠的排水孔，排水孔宜設防護網， 多雨地區在設有排水孔的站外側尚應有妥善的排水和防沖刷設施。

4.4.6山區變電站擋土墻或邊坡坡頂應根據需要設置有截水溝或泄洪溝(見下圖)。截水溝至坡頂的距離不應小于 2m，當土質良好、邊坡較低或對截水溝加固時，該距離可適當減少。截水溝不應穿越站區。

4.4.7挖方區有匯水面積時坡腳宜設截水溝。

4.4.8站區雨水宜自流排放，當無條件自流時應設雨水泵房采用強排水。

4.5土(石)方工程

4.5.1站區土(石)方量宜達到挖、填方總量基本平衡，其內容包括：站區場地平整、建(構)筑物基礎及地下設施基槽余土、站內外道路、 防排洪設施等的土(石)方工程量。當進站道路較長時，應首先考慮自身的土方平衡，盡量避免和減少土方的二次倒運。當站區土(石) 方量受條件限制不能平衡時，應選擇合理的棄土或取土場地，并應考慮復土還田的可能性。位于山區和丘陵地區的變電站， 當出現土方和石方時應分別計列并列出土石比例。

4.5.2站區場地平整地表土處理應符合下列要求：

1)站區場地表土為耕植土或淤泥，有機質含量大于 5%時，必須先挖除后再進行回填。該層地表土宜集中堆放， 覆蓋于站區地表用作綠化或復土造田，可計入土方工程量。

2)當填方區地表土土質較好， 有機質含量小于 5%時， 應將地表土碾壓(夯)密實后再進行回填。

4.5.3場地平整填料的質量應符合有關規范要求，填方應分層碾壓密實，分層厚度為 300mm 左右，場平壓實系數不小于 0.94。 濕陷性黃土場地，在建筑物周圍 6m 內應平整場地，當為填方時，應分層夯(或壓)實，其壓實系數不得小于 0.95;當為挖方時，在自重濕陷性黃土場地，表面夯(或壓)實后宜設置 150mm～300mm 厚的灰土面層，其壓實系數不得小于0.95。

4.5.4站區場地平整范圍，當擋土墻兼做圍墻基礎時，以站區圍墻為界;當站外設置邊坡時，應分別平整至挖方坡頂和填方坡腳。

4.5.5 土(石)方挖方應考慮松散系數，松散系數應通過現場試驗確定。

4.5.6土方填方應考慮場地地表耕植土壓實后的壓縮系數，其計算厚度一般為300mm～500mm，壓縮系數應通過現場試驗確定。

4.5.7在濕陷性黃土地區，填方應考慮黃土壓實后的壓縮系數，可根據現場試驗或工程經驗確定。

4.6進站道路

站址所在區域的自然地形對進站道路的修建影響較大,變電站的進站道路應滿足坡度和大件運輸轉彎半徑的要求,一般地區最小轉彎半徑不小于15m, 山嶺重丘為30m,平原微丘為100m。最大限制縱向坡度應能滿足大件設備運輸的爬坡要求,一般為6%,在山嶺、重丘區,四級廠房道路的最大縱向坡度可增加1%,最大允許縱向坡度為10%。

在平原地區,進站道路對站區場地的設計標高影響較弱,進站道路縱向坡度一般較平緩;山區和丘陵地形則影響較大,進站道路的轉彎半徑、縱向坡度則直接影響到進站道路的長度、站址的最終定位以及站區場地的設計標高。如站址所在區域地勢變化較大,排除洪水水位的先決因素,在考慮進站道路的最大允許縱向坡度的情況下,變電站站址的定位及站區場地的設計標高可能會取決于進站道路因素,變電站也會因此無法按挖、填方總量基本平衡的原則確定場地設計標高。

在實際工程中,如出現變電站只能按最大允許縱向坡度確定站區場地設計標高的情況,可能由此導致變電站總土(石)方、擋土墻及護坡工程量、征地面積等相應增大,造成整個變電站土建建設費用比例較大,增大項目投資,在地形較復雜的山區、丘陵地區,站址選擇應充分考慮進站道路的允許坡度問題,避免出現因進站道路允許坡度問題顛覆站址情況,造成不必要的人力物力浪費。