某送電線路工程塔基滑坡形成機制及其治理

羅常青

(湖南省電力勘測設計院，湖南 長沙 410007)

1 概述

送電線路工程由于跨越距離較長，其間地形地貌變化較多，工程地質條件復雜多變，大量塔基往往定位于山坡上。山坡的穩定直接影響塔基的穩定和送電線路的正常運行，滑坡是線路工程建設中常見的工程地質問題。滑坡的研究和治理也是地質工作者研究的重點。本文通過對某大型送電線路工程塔基邊坡失穩的機理進行了分析，并通過優化對比，比選出較經濟合理、技術可行的治理方案，為其他滑坡治理特別是線路工程中的滑坡問題處治提供參考。

2 工程與滑坡概況

2.1 工程概況

該塔基位于某近東西走向山坡的南坡上，塔高72.0m，采用大板式獨立直柱基礎，塔基采用高低腿形式，四個塔腿基礎平面上成近似正方形，塔基施工采用大開挖，最大開挖深度為14.7m。該塔位為轉角塔，線路前進方向在該塔基處偏轉15°。塔基的B、C、D腿澆注完畢，此時后緣山體出現裂縫，前緣部分土體滑塌并堆積在A腿位置。如圖1所示。Ⅰ-Ⅰ’為沿滑坡體主滑方向的實測剖面。

圖1 塔基與滑坡范圍平面位置圖

2.2 地質環境條件概述

⑴ 地形地貌

塔基所在地區主要為低山地貌，高程在765.0m～1000.0m不等，地形起伏較大。塔基所在山坡下部較緩，為30°左右，上部山體較陡，為45°～52°，山坡下部主要分布梯田，以水稻種植為主。該地區植被較發育，主要為灌木。

⑵ 地層巖性

據塔基基坑開挖揭露，下部為厚層-中厚層的紅褐色、灰紅色粉砂巖，中風化，局部見灰色頁巖、泥頁巖；上部為第四系殘坡積層黃色硬塑粉質粘土，厚度4.0m～13.4m不等。

粉砂巖節理裂隙發育，為塊狀結構，主要發育走向為NNE、NEE、NNW的三組節理，山坡傾向141°，其中NNE走向的該組節理，與山坡同傾向，且傾角較緩，屬典型的順傾緩傾結構面。節理發育的走向分布見圖2。

圖2 節理走向玫瑰圖

⑶ 水文地質

地下水類型主要為孔隙潛水和基巖裂隙水，主要補給來源為大氣降水。孔隙潛水主要賦存于第四系殘坡積粘性土及碎石土層中，該層透水性較好，水量小，主要接受大氣補給，以滲流形式向沖溝中排泄。基巖裂隙水主要賦存與砂巖裂隙中，砂巖裂隙發育，巖石透水性較好，且與上部孔隙潛水連通。

2.3 滑坡特征

滑坡體主要為粉質粘土層，同時夾碎石及滾石。從平面圖上看，滑坡體為近似馬蹄形，周界明顯，滑坡體主滑方向為NNW，后緣為NEE走向，沿主滑方向，滑坡體右側為NNE走向，左側為NW走向，滑坡體后緣高程為796.06m，前緣高程為765.48m，相對高差近33.5m。滑坡體軸向長約46.95m，橫向寬約60.7m，分布面積約1948m2，滑體厚4.0～17.0m不等，總滑體方量約17000m3。滑坡后緣裂縫貫通性較好，裂縫寬度0.1m～0.5m，后緣塌落最大豎直距離達1.18m。滑坡體概況見圖3。

圖3 滑坡現場

滑坡后緣弧頂處豎直塌落位移發展見圖4，圖4中“19.25”代表的是19號上午所測數據，“20.75”代表20號下午所測數據，由圖4可以看出，滑坡裂縫在不斷發展，滑坡體在不斷滑動，從最初的豎直位移為17.0cm，到29號上午，裂縫最大豎直位移達到118.0cm。

3 滑坡成因分析

3.1 引起滑坡的主要原因

引起山坡滑動的主要原因有三點，分別簡述如下。

圖4 滑坡后緣裂縫豎直位移發展圖

⑴ 地質因素：邊坡體上部粉質粘土厚度較大，特別是與基巖接觸帶上為碎石土，極易透水，其下伏基巖面較平緩且與邊坡傾向一致，下部為中風化粉砂巖，屬較硬巖，相應起隔水作用，因此在巖-土界面上較易形成滑動面，致使山坡在雨水大量滲入時產生滑動。

⑵ 塔基基坑開挖：塔基基礎采用大開挖形式，施工時垂直開挖未按設計要求放坡，導致山坡坡腳被掏空，形成大面積陡立的臨空面，改變了山坡的自然條件下的地質應力，造成應力重新調整，坡腳處應力集中，原來自然山坡力學平衡被破壞，從而使山坡逐漸失穩。

⑶ 氣候因素：施工期間為春季，降雨豐富，塔基基坑開挖至-8.0m左右時，連日降雨，使得山坡土體處于近飽和狀態，巖土體被軟化，粘聚力降低，加上雨水下滲，加劇了山坡滑動的產生。

3.2 穩定性分析

塔基施工基坑開挖，對原始山坡地形的改變如圖5所示。圖5為沿滑坡主滑方向實測的工程地質剖面。

圖5 實測工程地質剖面Ⅰ-Ⅰ’

參考線路巖土工程勘測報告、相關規范以及經驗參數，并采用反演方法對滑坡體參數進行分析，穩定性計算時選取的巖土體參數見表1。

表1 巖土層計算參數試驗指標

土坡滑動一般采用圓弧滑動法計算，結合本滑坡的實際情況，擬采用fellenius法和折線滑動法分別對原始山坡以及開挖后形成的山坡進行穩定性計算，結算結果見表2。

表2 原始邊坡與人工邊坡計算結果對比

由表2可以看出，對于折線滑動和圓弧滑動，原始自然山坡的穩定性系數都大于1.45，處于穩定狀態；而塔基基坑開挖后形成的人工邊坡，安全系數遠遠低于1.0，處于不穩定狀態。

4 滑坡治理方案優化選擇

4.1 應急措施

為了延緩滑坡體的發展，保護已經施工完畢的B、C、D腿基礎，采取以下應急措施：

⑴ 迅速將塔基基坑開挖搬運走的土體回填，在坡腳處形成反壓堆積體，阻止滑坡體繼續滑動；

⑵ 考慮到滑坡體平面尺寸不大，將滑坡體表面植被清理，并用防滲的彩條布將滑坡體蓋住，防止大氣降水滲入坡體；

⑶ 在滑坡體后緣一定距離處設置截水溝，并用水泥砂漿抹面防滲，避免上部山體徑流雨水流向滑坡體。

4.2 滑坡治理方案

現場調查顯示，塔基附近不是沖溝就是陡坡，塔基左前方雖然有水田分布形成的稍平整場地，但是如果塔基移位到此處，將使已設計線路產生較大的轉角，而且將使已施工完畢的下一級塔基作廢，因此，無論從地質環境條件還是從經濟角度考慮,都不推薦移位。

⑴ 坡率法自穩方案

通過計算，如果只考慮削方放坡，當坡度達到32°時，山坡穩定性系數為1.3491，滿足要求。

⑵ 擋墻+錨噴方案

在塔基內側一定距離砌一道3.0m高的重力式擋墻，墻頂設置11.0m高的第一級臺階邊坡，坡率為1∶1.25，馬道寬3.0m，第二級臺階邊坡高4.6m，頂部與原始地形線相交，坡率1∶1.25，擋墻與坡形方案布置見圖6。

圖6 擋墻+錨噴坡形方案

本方案穩定性計算結果見表3，擬采用全場粘結型普通砂漿錨桿，打入基巖面，并掛網噴混，形成綜合支護方案，第一級臺階邊坡設置5排錨桿，第二級臺階邊坡設置7排錨桿。

⑶ 回填+錨噴方案

回填+錨噴支護方案坡形布置見圖7。

塔基基坑按1∶1.5的坡率回填到一定高度，形成較穩定的反壓層，設置寬馬道以降低坡底處應力集中，第二級臺階邊坡坡率1∶25。

本方案穩定性計算結果如表4所示，由計算結果可見，第一級臺階坡率較緩，其穩定性系數達到1.15，基本能達到自穩，起到反壓作用。本方案擬采用全場粘結型普通砂漿錨桿，打入基巖面，并掛網噴混，形成綜合支護方案，第一級臺階邊坡設置5排錨桿，第二級臺階邊坡設置9排錨桿。

圖7 回填+錨噴坡形方案

表4 回填+錨噴方案計算結果

4.3 支護方案優化選擇

三個方案的主要經濟技術參數對比如表5所示。由表可見，坡率法自穩方案削除土方量大，無處堆放，且征地面積較大；擋墻+錨噴方案相比坡率法造價要低，但是擋墻需要的塊石材料來源無法保證，施工操作性較低；回填+錨噴方案形成反壓層，在經濟上較實惠，在施工操作上也較易實現，為推薦方案。

表5 比選方案主要經濟技術指標對比

5 滑坡治理方案

對比分析表明，回填+錨噴方案為較優選擇。第一級臺階邊坡設5排錨桿，豎直間距2.0m，水平間距2.0m，錨桿設置一根直徑22mm的Ⅲ級螺紋鋼筋；第二級臺階邊坡設9排錨桿，錨桿設置一根直徑32的Ⅲ級螺紋鋼筋。錨桿之間用直徑14mm的螺紋鋼筋加強聯結。在離坡面垂直距離50mm處設置φ6.5@250mm×250mm的鋼筋網，噴射混凝土厚度為150mm。回填+錨噴支護方案錨桿布置如圖8所示。

圖8 回填+錨噴方案錨桿布置圖

6 結論

⑴ 導致滑坡的原因主要為：未按設計要求放坡開挖而掏空坡腳、山坡存在順傾緩傾的巖-土界面以及持續降雨；

⑵ 本滑坡為沿巖-土界面滑動的淺層滑坡；

⑶ 滑坡處治方案的選擇，既要考慮經濟合理性，又要考慮施工操作的可行性，本次滑坡采用回填+錨噴處治方案較為合適；

⑷ 送電線路工程中遭遇的滑坡，影響單個塔基的穩定性將進一步影響整個線路的正常運行，本滑坡處治方案可為其他送電線路工程中遭遇的滑坡問題提供參考。

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