惠州龍門某110kV變電站站址邊坡穩定性評價及支護設計

羅常青

(湖南省電力勘測設計院，湖南 長沙 410007)

惠州龍門某110kV變電站站址邊坡穩定性評價及支護設計

羅常青

(湖南省電力勘測設計院，湖南 長沙 410007)

描述了惠州龍門某110kV變電站的工程地質條件，并分段對邊坡當前的穩定性進行了分析。針對土坡和巖坡采用不同的破壞模式進行了合理的計算。在此基礎上，提出了支護設計方案，土坡采用系統錨桿加固并噴混護面，巖坡采用掛網噴混護面。本文提出分段進行評價和支護設計，為實現經濟合理、技術可行的設計原則提供了參考。

變電站；站址邊坡；穩定性評價；支護設計。

1 概述

該110kV變電站位于惠州市龍門縣。站址為回填土地基，回填土主要來自站址西南側的挖方邊坡，主要填料為硬塑砂質粘土、強～中風化的花崗巖。經過場地“三通一平”后，進站公路左側的邊坡已基本按原設計方案開挖完成，該挖方邊坡最大高度為33.5m，采用分段式邊坡，設置3個馬道，整體坡度為40°。邊坡開挖后，未及時布置坡面防護等有效措施，2010年1月，由于連日暴雨，站址西南側發生小范圍滑坡，滑坡體積約60m3，整個邊坡面沖刷較為嚴重。

在對該人工邊坡進行穩定性分析后，提出了經濟合理、技術可行的支護方案，當前，該邊坡支護施工已完成，變電站也已投入使用。

2 地質環境條件概述

2.1 地形地貌

場地為丘陵地貌，站址位于山丘谷地，為海拔在486m～519m之間，地勢起伏較大，最大相對高差為33m，自然地形較陡，在30°～60°之間。站址區植被茂盛，主要為喬木及竹林，水土保持良好。

2.2 地層巖性

①砂質粘土

可塑-硬塑，稍濕，灰黃色、灰白色夾肉紅色色，含長石、石英，見黑云母風化產物，手捏可碎，厚度為0.95m～4.40m。主要為花崗巖風化殘積層。

②燕山三期花崗巖

強～中等風化，灰白色，含長石、石英、方解石、黑云母等礦物，為較堅硬-堅硬巖石，上部節理發育，巖芯呈塊狀或短柱狀。

2.3 花崗巖巖體結構

邊坡巖體以塊狀結構為主，局部節理發育地段呈碎裂狀結構，在節理密集帶也可見碎裂-散體狀結構。

巖體結構面主要為原生和構造節理為主，二者較難區別。淺部有次生、表生結構面存在，主要為風化卸荷裂隙。從工程邊坡的統計結果看，結構面走向主要為NNE，如圖1，主要發育的結構面走向為NNW和NNE。圖2為總體的結構面傾向玫瑰圖，從圖2可看出，結構面具有較明顯的方向性，結合坡面傾向可見，存在部分反傾及陡傾結構面，同時也存在與邊坡同傾結構面，在邊坡支護設計中應特別注意同傾結構面及其與陡傾結構面對巖體的切割關系。

圖1 總體結構面走向玫瑰圖

圖2 總體的結構面傾向玫瑰圖

3 邊坡穩定性評價

3.1 邊坡物理力學特性指標及破壞模式分析

邊坡整體高度為3 3.5 m，整體坡率1∶1.46，上部兩級臺階邊坡高12.5m，坡體主要為可塑-硬塑的砂質粘土，下部兩級臺階邊坡高21.0m，坡體主要為中等風化花崗巖。邊坡相關物理力學參數見圖3。

圖3 邊坡斷面圖

上部土質邊坡可能的破壞模式為圓弧滑動，下部巖質邊坡可能的破壞模式為由巖體結構面及其組合控制的平面滑動和楔形滑動。

根據邊坡高度及破壞后果的嚴重性，本邊坡為一級邊坡，邊坡穩定安全系數要求為，圓弧滑動法計算應達到1.30；平面滑動法和楔形滑動法計算應達到1.35。

3.2 土坡穩定性評價

土坡滑動一般采用圓弧滑動法，本次計算采用fellenius法對該人工邊坡進行計算，計算圖見圖4，計算結果見表1。

圖4 土坡圓弧滑動計算圖

表1 土坡穩定性計算

計算結果顯示，當前邊坡穩定系數為1.05，為臨界穩定狀態，未達到1.30，需要進行支護。

3.3 巖坡穩定性分析

圖5、圖6為節理面法線的赤平投影的等密圖(注：赤平投影采取下半球投影；節理法線與節理面傾向相差90°，兩者傾角互余；赤平投影網經線為傾向方向，傾角外圈為0°，向中心逐漸增大，原點為90°，標注數據為%)。從中可看出結構面大都為陡傾，但也有少數為緩傾。值得注意的是部分緩傾節理呈順傾。本次評價對工程邊坡開挖揭露的露頭進行了統計，由總體等密圖可以看出，結構面優勢等密中心有10個：①310°∠30°；②315°∠30°；③290°∠60°；④270°∠60°； ⑤220°∠70°；⑥240°∠68°；⑦202°∠18°；⑧260°∠0°；⑨270°∠60°；⑩238°∠9°。

圖5 結構面等密圖(圓網)

圖6 結構面等密圖(方網)

通過赤平投影分析，從圖7可看出，位于摩擦圓和坡面之間的結構面存在一個交點，表示受結構面組合控制，存在一組可能的楔形滑動，其計算結果如表所示。

圖7 巖坡穩定性分析圖解

表2 巖坡楔形滑動穩定性計算

計算結果表明，雖然存在楔形滑動可能性，但是由于結構面力學參數較高，其穩定性系數大于1.35，不需進行支護。

4 支護設計

綜合邊坡穩定性計算結果，擬對土質邊坡采用土層錨桿進行加固，對巖質邊坡，采取噴混進行坡面防護。土坡部分共布置6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，錨桿之間用直徑14mm的螺紋鋼筋加強聯結。同時對土坡和巖坡皆采用掛網噴混護面，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。

圖9 支護設計示意圖

5 結論

⑴邊坡的穩定性評價和支護設計，最關鍵的是要把握住邊坡的破壞模式。

⑵對該變電站站址邊坡進行合理的分析，認為上部土坡和下部巖坡具有不同的破壞模式。在此基礎上進行計算，驗證了邊坡的穩定性，并進行了相應的支護設計。

⑶設計人員應該具體問題具體分析，對邊坡設計應盡可能在把握工程地質條件的情況下，分段分工況設計，才能確保經濟合理。

[1]羅常青．某送電線路工程塔基滑坡形成機制及其治理[J]．電力勘測設計，2010，2(1)．

[2]陳勇，等．三維非飽和土滑坡穩定性影響因素研究[J]．巖土工程學報，2010，32(8)．

[3]應宏偉，潘秋元．某大型填土工程滑坡機理分析與治理[J]．巖土工程學報，2002，24(2)．

Stability Analysis and Evaluation of Reinforce Design for Slope Located in 110kV Transformer Substation in Longmen Huizhou

LUO Chang-qing
(Hunan Electric Power Design Institute, Changsha 410007, China)

By describing the engineering geological conditions, we analyze the current stability of the slope and calculate the stability factor using different sliding models for soil slope and rock slope. Based on these works, we recommend system bolts and the concrete to reinforce the soil slope, while concrete and steel net to protect the rock slope face,These offer references for how to realize the economic and suitable criteria and also useful for other slope reinforce design.

transformer substation; slope located in the substation; stability analysis; reinforce design.

TU4

B

1671-9913(2011)02-0027-03

2011-02-21

羅常青(1984- )，男，湖南隆回人，工程碩士，助理工程師。