鄔彪彪（佛山電力設(shè)計院有限公司，廣東　佛山　528200）

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山地變電站邊坡穩(wěn)定性分析和治理方法

鄔彪彪（佛山電力設(shè)計院有限公司，廣東佛山528200）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和人們生活水平的提高，對電力的需求越來越大，國家對高壓輸變電工程的投資也逐步增加，而變電站作為高壓輸變電工程的重要組成部分，其安全穩(wěn)定的運(yùn)行就顯得尤為重要。為了保障變電站的邊坡的穩(wěn)定性，防止邊坡因變形和失穩(wěn)而帶來的災(zāi)害，就要對山地變電站邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行詳細(xì)的分析并制定出科學(xué)合理的治理方法。本文就通過對山地變電站的現(xiàn)場勘測，與工程實(shí)際案例、圖表相結(jié)合，深入探討山地變電站的邊坡穩(wěn)定性分析的內(nèi)容和影響因素，并對邊坡提出科學(xué)合理的治理措施。

山地變電站；邊坡穩(wěn)定性分析；治理方法

在山地變電站建設(shè)過程中，邊坡的穩(wěn)定性是變電站能否安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要的因素。因此，為了實(shí)現(xiàn)變電站安全可靠和經(jīng)濟(jì)合理的目標(biāo)，就要對山地邊坡進(jìn)行必要的穩(wěn)定性分析，并根據(jù)分析的結(jié)果選擇科學(xué)、合理、有效的治理方案。

1　山地變電站邊坡穩(wěn)定性概述

人工邊坡通常指因工程建設(shè)開挖形成的具有一定坡度的坡面。邊坡的穩(wěn)定性通常以滑動面上的抗滑力（Fs）與滑動力（Fr）的比值，即抗滑穩(wěn)定性系數(shù)（η）來表示。這一比值越大，邊坡越穩(wěn)定；反之，邊坡越不穩(wěn)定。位于山地的變電站在建設(shè)過程中，不可避免的會進(jìn)行一些邊坡開挖，破壞了原有自然邊坡的結(jié)構(gòu)，可能會造成邊坡的變形和失穩(wěn)。變電站邊坡如果出現(xiàn)變形或失穩(wěn)的情況，就會影響變電站的安全運(yùn)行，可能造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會影響。本文根據(jù)對某山地變電站邊坡的地形地貌進(jìn)行勘測，結(jié)合工程地質(zhì)類比法、圖解分析法和極限平衡法對它做出穩(wěn)定性分析，并提科學(xué)合理的的治理措施。

2　某山地變電站概況分析

2.1地形特征

站址中部為丘間溝谷，延伸到西面為魚塘，東面、南面、北面為坡地。總體上西南部地勢較高，東北部地勢較低，站址擬征地范圍內(nèi)最高高程約為84m，最低高程約為19.0m，相對高差約65m，地形起伏較大。

2.2地層地質(zhì)特征

根據(jù)勘測成果，邊坡地段分布的地層有：人工成因的素填土，坡積成因的粉質(zhì)粘土、殘積成因粉質(zhì)粘土、下伏基巖為粉砂巖。鉆孔揭露的土層由上到下分別是：

（1）素填土（層號①）：淺黃、灰褐等雜色，成分主要為粉質(zhì)粘土，混少量風(fēng)化巖、粗砂及碎石，人工成因。揭露厚度約2.80m，平均厚度1.10m，水平方向分布連續(xù)性差。

（2）粉質(zhì)粘土（層號②）：灰、灰黃色，含較多礫石，含量約占35～40%，稍具粘性，稍濕，可塑，坡積成因。該層厚度3.10～4.00m，平均厚度3.55m，水平方向分布連續(xù)性差。

（3）粉質(zhì)粘土（層號②1）：灰、灰黃色，很濕，軟塑，坡積成因。該層厚度1.00m，水平方向分布連續(xù)性差，分布在魚塘塘底。

（4）粉質(zhì)粘土（層號③）：淺黃色，褐紅色，含較多風(fēng)化巖塊，稍具粘性，稍濕，硬塑，殘積成因。該層厚度0.90～1.30m，平均厚度1.10m，水平方向分布連續(xù)性一般。

（5）全風(fēng)化粉砂巖（層號④1）：顏色為灰紫色；巖層結(jié)構(gòu)遭破壞；呈現(xiàn)砂土形狀，部分還有強(qiáng)風(fēng)化巖層碎塊；顆粒直徑2～5cm之間；巖層厚度為3.5～4.5m之間。

（6）強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖（層號④2）：褐紅色，紫紅色，灰黃色，風(fēng)化劇烈，巖芯多呈巖塊狀，局部夾半巖半土狀，局部巖芯手掰可斷。常與中風(fēng)化粉砂巖呈互層狀，厚度不等，水平方向分布連續(xù)性一般。

（7）中風(fēng)化粉砂巖（層號④3）：淺褐色，褐紅色，主要礦物成份為石英，粉砂結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖石裂隙很發(fā)育，該層未揭穿，常與強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖呈互層狀，厚度不等。

3　山地邊坡穩(wěn)定性分析

場地整平后，站址西南側(cè)形成挖方邊坡高度約為40m，北側(cè)開挖后形成填方邊坡最高約20m。本次根據(jù)坡體巖土特性，在分析確定邊坡的破壞模式的基礎(chǔ)上進(jìn)行，可采用工程地質(zhì)類比法、圖解分析法、極限平衡法進(jìn)行綜合評價。

3.1邊坡安全等級與計算方法

根據(jù)規(guī)程規(guī)范，考慮邊坡高度和邊坡破壞后的影響，將該邊坡的安全等級定為一級，綜合邊坡巖土工程條件，挖方邊坡采用折線滑動法進(jìn)行計算時，規(guī)范要求的邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算所得最小安全系數(shù)不得小于1.35，填方邊坡采用圓弧滑動法進(jìn)行計算時，規(guī)范要求的邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算所得最小安全系數(shù)不得小于1.30。因本工程挖方邊坡高度較大，挖方邊坡安全系數(shù)參照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)提高，挖、填方邊坡計算所用的軟件為Geostudio。

3.2巖土分層及計算參數(shù)

站址開挖邊坡地層簡單，主要由坡殘積土及基巖組成，挖方邊坡部位巖土層自上而下為坡積粉質(zhì)粘土、殘積粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖、中風(fēng)化粉砂巖。填方邊坡坡腳分布地層主要為軟塑和硬塑狀坡積成因粉質(zhì)粘土，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，對挖、填方邊坡巖土體的計算參數(shù)取值見表1。

3.3邊坡穩(wěn)定性分析

本工程邊坡穩(wěn)定性計算使用基于極限平衡理論的傳遞系數(shù)法對邊坡的整體穩(wěn)定性進(jìn)行定量分析計算。表2是邊坡穩(wěn)定性評價的物理力學(xué)參數(shù)取值。

表2　邊坡穩(wěn)定性強(qiáng)度參數(shù)取值

根據(jù)場地邊坡總體布置要求，結(jié)合兩個地質(zhì)剖面和征地的情況，場地的挖方邊坡適宜采用同一放坡方式進(jìn)行處理，將分四級放坡，坡率均采用1：1.25，中部臺階寬度為2.5m；場地的填方邊坡適宜采用同一放坡方式進(jìn)行處理，將分三級放坡，坡率均采用1：1.75，中部臺階寬度為2.5m。見圖1。

圖1　挖方邊坡剖面圖

按照上述放坡方案，對邊坡A-A′剖面（見圖2）進(jìn)行穩(wěn)定性計算，計算數(shù)據(jù)分析出數(shù)據(jù)及計算結(jié)果見表3。

圖2　A-A′剖面圖

表3　邊坡穩(wěn)定性計算結(jié)果

從分析的數(shù)據(jù)結(jié)果中看，本工程邊坡在自然狀態(tài)下處在穩(wěn)定狀態(tài)，而在暴雨?duì)顟B(tài)，尤其是長期降雨?duì)顟B(tài)下處在不穩(wěn)定狀態(tài)。經(jīng)過多次遭受暴雨的襲擊，失穩(wěn)下滑可能性比較大，將會直接影響變電站的安全運(yùn)行。因此，需要對邊坡的滑床區(qū)域進(jìn)行加固治理。

4　治理方法

根據(jù)上述的邊坡穩(wěn)定性分析，從安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)合理性方面綜合考慮，坡面采用格構(gòu)梁錨桿掛網(wǎng)及排水工程綜合治理。

4.1坡面治理工程

①對坡面進(jìn)行處理整修，為避免安全事故的發(fā)生，我們要搭建好腳手支架，把坡面上松散的巖石和巖石碎渣處理干凈，并對邊坡不穩(wěn)定的局部地區(qū)進(jìn)行清理或者補(bǔ)修。同時，對于比較大的裂縫，使用勾縫、灌漿等處理方式。②在邊坡比較松散的坡腳的地方和空洞的地方安裝泄水孔，同時在泄水孔中安置比較軟的透水管道，在噴混凝土的時候要遮蓋好泄水孔，混凝土噴射后對泄水孔進(jìn)行清理，防止出現(xiàn)泄水管堵塞的情況。③再對錨桿鉆孔注漿。

4.1.1錨桿工程

先清理坡面松散土石方，再設(shè)置錨桿，要選用直徑φ28螺紋鋼筋的錨桿，錨桿的長度采用8.0m、12m、15m等尺寸，錨桿孔徑使用φ120mm，錨桿與水平方向的夾角為20.0°，錨桿安裝完畢后，采用M30水泥砂漿灌注，全粘結(jié)灌漿，注漿壓力0.5～1.0MPa。

4.1.2格構(gòu)梁工程（見圖3）

格構(gòu)梁使用C30混凝土現(xiàn)澆，嵌入邊坡的深度不能小于20cm，格構(gòu)梁間距為2.0×2.0m，取橫、縱梁截面尺寸高為350mm，寬為300mm。橫梁為聯(lián)系梁，按照構(gòu)造來配制鋼筋，鋼筋為6根直徑12mm的HRB400級螺紋鋼，縱筋為6根直徑16mm的HRB400級螺紋鋼，箍筋為間距150mm，直徑8mm 的HPB300級螺紋鋼。

圖3　格構(gòu)梁示意圖

4.1.3掛網(wǎng)植草工程

鐵絲網(wǎng)用8號鍍鋅鐵絲 （φ4mm）編制，網(wǎng)孔間距5cm× 5cm；使用φ6、φ8得固網(wǎng)錨筋，φ8、φ6錯開呈現(xiàn)梅花型布置，間距為1×1m，長分別為0.4、1.6m。

4.2排水措施

為了預(yù)防坡頂?shù)牡乇硭鄥R合，會滲透到邊坡的節(jié)理的裂縫中去，或者對邊坡的坡面產(chǎn)生水流沖擊，應(yīng)該在邊坡的頂面處修建截水溝，修建的大小尺寸為60×60cm。并且要同時修建急流槽，急流槽的寬度可以設(shè)置為80cm。溝槽中的兩側(cè)應(yīng)該要夯實(shí)、回填和對坡面進(jìn)行消坡，要確保溝槽的內(nèi)襯表面光滑，使渠道排水順暢。

5　結(jié)語

在山地變電站工程的建設(shè)過程中，不可避免的會進(jìn)行一些邊坡開挖，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際狀況，對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行定量和定性的綜合分析，并根據(jù)這些分析的結(jié)果對變電站的邊坡制定出科學(xué)合理的治理方案。防止因邊坡失穩(wěn)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會影響，同樣也避免對穩(wěn)定邊坡進(jìn)行不必要治理和加固。讓變電站發(fā)揮最好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

［1］王述祥.110kV變電站邊坡穩(wěn)定分析［J］.軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2014 （19）：93～94.

［2］蘇柱恒.110kV畔山變電站站區(qū)邊坡穩(wěn)定性分析［J］.廣東輸電與變電技術(shù)，2008（6）：69～70.

［3］呂 龍.某變電站山地邊坡工程設(shè)計分析［J］.電力勘測設(shè)計，2010（3）：14～18.

鄔彪彪（1987-），男，中級工程師，本科，主要從事輸變電勘察設(shè)計工作。

P642.22

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2095-2066（2016）11-0056-02

2016-2-15