張 衡 何文秀 謝懷前

(1.四川省蜀通巖土工程公司，四川 成都 610081； 2.中國(guó)電力工程顧問集團(tuán)西南電力設(shè)計(jì)院，四川 成都 610021)

高壓架空輸電線路工程中滑坡問題的研究

張 衡1何文秀1謝懷前2

(1.四川省蜀通巖土工程公司，四川 成都 610081； 2.中國(guó)電力工程顧問集團(tuán)西南電力設(shè)計(jì)院，四川 成都 610021)

針對(duì)高壓架空輸電線路工程地基基礎(chǔ)不連續(xù)的地質(zhì)特點(diǎn)，總結(jié)了滑坡對(duì)線路工程的危害，根據(jù)巖質(zhì)斜坡和土質(zhì)斜坡的變形破壞模式，分析得出巖質(zhì)斜坡滑坡和土質(zhì)滑坡邊緣至桿塔基礎(chǔ)底面外邊緣的水平距離的公式，并將分析方法應(yīng)用到實(shí)際工程中，證明了高壓架空輸電線路工程中采用桿塔基礎(chǔ)底面外邊緣線至滑坡后緣水平距離來評(píng)價(jià)滑坡的影響是可行且有效的。

高壓架空輸電線路，滑坡，距離

我國(guó)西部和西南部地區(qū)蘊(yùn)藏著極豐富的煤炭和水力資源，隨著我國(guó)西部、西南部地區(qū)煤炭和水電資源的不斷深入開發(fā)，有越來越多的電力從西部和西南部輸送往東部。然而，西部和西南部地區(qū)因受大地構(gòu)造作用的影響，地質(zhì)條件極其復(fù)雜，不良地質(zhì)作用強(qiáng)烈發(fā)育，輸電線路的建設(shè)中暴露出了一系列地質(zhì)問題[1-4]。其中，滑坡問題是影響輸電線路桿塔穩(wěn)定和輸電線路安全的主要問題之一。

1 高壓架空輸電線路工程中滑坡問題的特點(diǎn)

1.1 高壓架空輸電線路工程的地質(zhì)特點(diǎn)

高壓架空輸電線路由線路桿塔、導(dǎo)線、絕緣子等構(gòu)成，架設(shè)在地面之上，架設(shè)及維修比較方便，成本也相對(duì)較低，是目前國(guó)內(nèi)外主要采用的輸電線路。高壓架空輸電線路的地質(zhì)特點(diǎn)主要是地基基礎(chǔ)不連續(xù)，即僅有桿塔部位涉及場(chǎng)地和地基穩(wěn)定的問題。

針對(duì)高壓架空輸電線路地基基礎(chǔ)不連續(xù)的地質(zhì)特點(diǎn)，線路所經(jīng)地段并不是所有的滑坡都對(duì)輸電工程有威脅，滑坡的威脅主要體現(xiàn)在其對(duì)桿塔基礎(chǔ)的影響。因此，滑坡對(duì)線路工程塔基的影響與滑坡的性質(zhì)、規(guī)模以及其與塔位的相對(duì)位置關(guān)系和距離等因素密切相關(guān)，其中，滑坡與塔位的相對(duì)位置關(guān)系和距離是研究高壓架空輸電線路工程中滑坡影響的主要因素。

1.2 滑坡和塔位的相對(duì)位置關(guān)系和距離

簡(jiǎn)單概括一下，滑坡與塔位的相對(duì)位置關(guān)系主要有四種，即桿塔位于滑坡體內(nèi)、桿塔位于滑坡的下方、桿塔位于滑坡邊緣以及桿塔位于滑坡范圍以外等四種相對(duì)位置關(guān)系(見圖1)。

由圖1可知：

1)當(dāng)桿塔位于滑坡體內(nèi)，滑坡的變形和破壞會(huì)直接影響塔位的穩(wěn)定。

2)桿塔位于滑坡的下方時(shí)，桿塔基礎(chǔ)是否會(huì)遭遇到破壞，與滑坡的下滑位移及滑坡堆積體的堆積范圍有關(guān)。當(dāng)桿塔位于滑坡前緣外側(cè)時(shí)，滑坡對(duì)桿塔無影響，否則，桿塔會(huì)受到滑坡的影響。

3)當(dāng)桿塔位于滑坡的邊緣時(shí)，不論桿塔位于滑坡兩側(cè)還是后緣，都需要對(duì)滑坡的性質(zhì)和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析、預(yù)測(cè)和必要的監(jiān)測(cè)[4，5]，判斷滑坡對(duì)桿塔穩(wěn)定性的影響。

4)當(dāng)桿塔位于滑坡影響范圍以外時(shí)，滑坡對(duì)桿塔穩(wěn)定性無影響。

綜合上面滑坡和塔位相對(duì)位置關(guān)系的分析，滑坡對(duì)桿塔穩(wěn)定性影響最復(fù)雜的情況就是當(dāng)桿塔位于滑坡邊緣附近時(shí)，需要討論桿塔與滑坡邊緣的距離問題,對(duì)滑坡的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè),以評(píng)價(jià)滑坡對(duì)桿塔穩(wěn)定性的影響。

2 滑坡邊緣附近桿塔的穩(wěn)定性問題

桿塔與滑坡邊緣的距離問題是滑坡邊緣附近桿塔穩(wěn)定性問題的關(guān)鍵。由于巖質(zhì)斜坡和土質(zhì)斜坡的變形破壞模式不同，以下就巖質(zhì)斜坡和土質(zhì)滑坡兩類分別考慮桿塔基礎(chǔ)與滑坡邊緣距離的問題。

2.1 巖質(zhì)滑坡

巖質(zhì)斜坡滑坡常常受到外傾結(jié)構(gòu)面的影響，因此桿塔基礎(chǔ)與滑坡邊緣的距離主要受到外傾結(jié)構(gòu)面的影響。如果桿塔基礎(chǔ)位于斜坡控制性外傾結(jié)構(gòu)面的范圍以內(nèi)，桿塔的穩(wěn)定性受到外傾結(jié)構(gòu)面的影響；反之，桿塔基礎(chǔ)穩(wěn)定(見圖2)。桿塔基礎(chǔ)與滑坡邊緣的最小距離見圖3。

由圖3可知，桿塔基礎(chǔ)底面外邊緣至坡頂?shù)乃骄嚯x見式(1)，否則，桿塔的穩(wěn)定性會(huì)受到巖質(zhì)滑坡的影響。

(1)

其中，a為基礎(chǔ)底面外邊緣至坡頂?shù)乃骄嚯x，m；h為巖質(zhì)滑坡中外傾結(jié)構(gòu)面出露位置至坡頂?shù)母叨龋琺；d為基礎(chǔ)埋置深度，m；α為控制性外傾結(jié)構(gòu)面在滑動(dòng)方向的視傾角；β為邊坡坡角。

2.2 土質(zhì)滑坡

土質(zhì)滑坡常發(fā)生圓弧形滑動(dòng)，其地基穩(wěn)定性可采用圓弧滑動(dòng)面法進(jìn)行驗(yàn)算。桿塔基礎(chǔ)底面外邊緣至滑坡邊緣的水平距離可參考位于穩(wěn)定土坡坡頂?shù)慕ㄖ匦位A(chǔ)底面外邊緣線至坡頂?shù)乃骄嚯x[6]的理論(見圖4)，采用式(2)進(jìn)行分析。

a≥2.5b-

(2)

其中，a為桿塔基礎(chǔ)底面外邊緣至滑坡邊緣的水平距離，不得小于2.5 m；b為垂直于滑坡邊緣線的基礎(chǔ)底面邊長(zhǎng)，m；d為桿塔基礎(chǔ)埋置深度，m；β為滑坡后緣的坡角。

當(dāng)桿塔基礎(chǔ)底面外邊緣至土質(zhì)滑坡邊緣的水平距離滿足式(2)時(shí)，滑坡對(duì)桿塔基礎(chǔ)無影響，否則，桿塔基礎(chǔ)受到滑坡的影響，需采取防治措施。

3 工程應(yīng)用

1)西南某500 kV輸變電工程N(yùn)1082號(hào)桿塔A腿外側(cè)滑坡概況。西南某500 kV輸變電工程位于云南省文山州和廣西自治區(qū)大新縣境內(nèi)，線路運(yùn)行中N1082號(hào)桿塔附近出現(xiàn)滑坡問題。

N1082號(hào)桿塔位于某低山斜坡中部，斜坡下陡上緩，下部坡度約40°，上部坡度約25°，植被發(fā)育。桿塔基礎(chǔ)處地表為厚度約1 m的褐黃色可塑狀粉質(zhì)粘土，下伏灰黃色泥巖，巖層產(chǎn)狀為291°∠38°，裂隙發(fā)育，巖體破碎，強(qiáng)風(fēng)化層厚度約為3.0 m。桿塔采用掏挖式基礎(chǔ)，以中風(fēng)化泥巖作地基持力層。

塔基A腿外側(cè)滑坡寬約20 m，高25 m，主滑方向?yàn)?5°?；露逊e體約2 000 m3，主要由黃色粉質(zhì)粘土和約35%的砂泥巖碎塊石組成?；伦髠?cè)有寬達(dá)60 cm的剪切裂縫，后緣壁上擦痕清晰可見。

2)滑坡對(duì)桿塔基礎(chǔ)穩(wěn)定影響的分析。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，滑坡原始地形坡度較陡，雨季以來降雨持續(xù)作用，導(dǎo)致邊坡巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)降低，斜坡中下部第四系松散堆積物與強(qiáng)風(fēng)化泥巖產(chǎn)生滑動(dòng)破壞。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，垂直于滑坡邊緣線的基礎(chǔ)底面邊長(zhǎng)b按3 m考慮，桿塔基礎(chǔ)埋置深度d考慮為4 m，滑坡后緣的坡角β考慮為40°，代入式(2)，得到桿塔基礎(chǔ)底面外邊緣至滑坡邊緣的水平距離a需不小于2.73 m。現(xiàn)場(chǎng)滑坡后緣距桿塔最近的A腿直線距離約15 m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2.73 m，因此，滑坡不會(huì)影響到塔位的穩(wěn)定性，可不予處理。

現(xiàn)場(chǎng)考慮到美觀和塔位的安全性，清除滑坡堆積體后進(jìn)行了簡(jiǎn)單的格構(gòu)護(hù)坡處理，運(yùn)行至今已有6年，桿塔基礎(chǔ)穩(wěn)定性良好。

綜上，高壓架空輸電線路工程中采用桿塔基礎(chǔ)底面外邊緣線至滑坡后緣水平距離來評(píng)價(jià)滑坡的影響是可行且有效的。

4 結(jié)論與建議

1)高壓架空輸電線路工程主要的地質(zhì)特點(diǎn)是地基基礎(chǔ)不連續(xù)，即僅有桿塔位置涉及地基基礎(chǔ)穩(wěn)定性問題。

2)滑坡對(duì)線路工程的危害主要體現(xiàn)在對(duì)塔基穩(wěn)定性的影響，與滑坡的性質(zhì)和規(guī)模、滑坡和塔位的距離以及相對(duì)位置關(guān)系等因素密切相關(guān)。

3)桿塔基礎(chǔ)與巖質(zhì)滑坡邊緣的距離主要受到外傾結(jié)構(gòu)面的影響，桿塔基礎(chǔ)與滑坡邊緣的最小距離見式(1)。

4)桿塔基礎(chǔ)底面外邊緣至滑坡邊緣的水平距離對(duì)應(yīng)土質(zhì)滑坡時(shí)可采用式(2)進(jìn)行分析。

5)西南某500 kV輸變電工程N(yùn)1082號(hào)桿塔A腿外側(cè)滑坡的工程實(shí)例表明，高壓架空輸電線路工程中采用桿塔基礎(chǔ)底面外邊緣線至滑坡后緣水平距離來評(píng)價(jià)滑坡的影響是可行且有效的。

[1] 毛軍南.架空送電線路工程常見巖土工程問題[J].電力勘測(cè)設(shè)計(jì)，2004(2)：21-25.

[2] 李偉強(qiáng)，彭玉環(huán).三峽壩址至奉節(jié)段輸電線路工程的地質(zhì)災(zāi)害及治理[J].湖北水力發(fā)電,2004(1):12-25.

[3] 李偉強(qiáng)，曾渠豐.山區(qū)輸電線路工程勘察中的地質(zhì)災(zāi)害問題與治理方法[J].湖北地礦，2002，16(4)：47-50.

[4] 劉 濱,尹鎮(zhèn)龍,曾渠豐，等.淺論電力工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估[J].巖土工程界,2003,6(8):27-29.

[5] 陳生元,李青文.750 kV輸電線路官東Ⅰ線青海境內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害原因分析及處理[J].青海電力,2008,27(2):44- 47.

[6] GB 50007-2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Research on the landslide problem of high-voltage overhead line engineering

ZHANG Heng1HE Wen-xiu1XIE Huai-qian2

(1.Sichuan Shutong Geotechnical Engineering Corporation, Chengdu 610081, China；2.CPECC Southwest Electric Power Design Institute, Chengdu 610021, China)

According to the geologic characteristics of not continuous foundation of high voltage overhead transmission line engineering, this paper summarized the harms of landslide to line engineering, according to the deformation and failure modes of rock slope and soil slope, analyzed and gained the horizontal distance formula of rock slope landslide and soil landslide edge to pole tower foundation bottom surface outer edge, and applied the analysis method to practical engineering, proved using pole tower foundation bottom surface outer edge to landslide bottom edge line horizontal distance in high voltage overhead transmission line engineering to evaluate the landslide influence was feasible and effective.

high voltage overhead transmission lines, landslide, distance

1009-6825(2014)36-0057-02

2014-10-16

張 衡(1982- )，男，工程師； 何文秀(1982- )，男，工程師； 謝懷前(1980- )，男，高級(jí)工程師

P642.22

A