云南220 kV路德變電站填方高邊坡穩(wěn)定性分析與治理

洪業(yè)冰 柯 洪 楊逢春 江 平

(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)云南省電力設(shè)計(jì)院有限公司，云南 昆明 650051)

云南220 kV路德變電站填方高邊坡穩(wěn)定性分析與治理

洪業(yè)冰 柯 洪 楊逢春 江 平

(中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)云南省電力設(shè)計(jì)院有限公司，云南 昆明 650051)

通過(guò)二維極限平衡理論——簡(jiǎn)化Bishop法，對(duì)云南220 kV路德變電站進(jìn)行穩(wěn)定性分析，得到填方邊坡安全系數(shù)偏低，采用加筋土格柵與底部毛石擋墻相結(jié)合的支護(hù)措施，并設(shè)計(jì)了合理的排水措施，支護(hù)后邊坡穩(wěn)定性分析得到安全系數(shù)滿(mǎn)足規(guī)范要求。

Bishop法，穩(wěn)定性分析，治理措施，加筋土格柵

1 工程概況

擬建的220 kV路德變電站，位于硯山縣西北側(cè)約4 km的江那鎮(zhèn)路德村委會(huì)旁的一個(gè)小山包上，平(遠(yuǎn)街)—硯(山)老公路從其東側(cè)約40 m經(jīng)過(guò)，交通便利。變電站總投資約3億人民幣，場(chǎng)地面積為180 m×200 m，建設(shè)規(guī)模220 kV/110 kV/35 kV三級(jí)電壓、3×180 MVA主變?nèi)萘俊?20 kV 8回出線(xiàn)、110 kV 12回出線(xiàn)[1]。工程起于2012年2月，竣工于2013年2月。

2 工程地質(zhì)條件[1]

2.1 地形地貌

場(chǎng)地開(kāi)闊，斜坡平緩，地勢(shì)西高東低，地形坡度5°～15°，高程約為1 650 m～1 675 m，最大高差約25 m，地表為旱地，大部分種植玉米，局部為果園。站址區(qū)域微地貌類(lèi)型屬于高原溶蝕丘陵地貌。

2.2 地層巖性

場(chǎng)地地基巖土由第四系坡、殘積型黏性土和下伏的奧陶系下統(tǒng)硅質(zhì)灰?guī)r組成。根據(jù)鉆探揭露，現(xiàn)將場(chǎng)地地層由上至下分述如下：

粉質(zhì)黏土：表層為硬塑狀態(tài)，下覆為濕、可塑狀態(tài)，土質(zhì)較不均勻，混多量泥質(zhì)角礫或團(tuán)塊，局部夾薄層粉土或混少量炭質(zhì)角礫，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，裂隙較發(fā)育，遇水易軟化。

硅質(zhì)灰?guī)r：隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理、裂隙發(fā)育，沿節(jié)理面可見(jiàn)多量紅色鐵質(zhì)渲染，中等風(fēng)化、微風(fēng)化為主，局部強(qiáng)風(fēng)化，巖芯多呈角礫、碎石或砂土狀。

2.3 構(gòu)造概況

站址地處華南褶皺系滇東南褶皺帶之文山～富寧斷褶束內(nèi)，對(duì)站址區(qū)域有影響的構(gòu)造為文山巨型環(huán)狀旋扭構(gòu)造，北西向構(gòu)造、東西向構(gòu)造和北東向構(gòu)造。這些構(gòu)造是由一系列的弧褶皺和斷裂組成，它們不同程度的控制了測(cè)區(qū)內(nèi)的地層、地貌、山勢(shì)、水系的展布及地下水運(yùn)動(dòng)規(guī)律。區(qū)域內(nèi)具有活動(dòng)性的斷裂為北西向構(gòu)造體系內(nèi)的文山～麻栗坡斷裂，它是滇藏“歹”字形構(gòu)造中段的分支構(gòu)造，是一條第四紀(jì)～晚更新世活動(dòng)斷裂，全新世以來(lái)活動(dòng)微弱，為微弱全新活動(dòng)斷裂，但場(chǎng)地的地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，相應(yīng)的地震基本烈度為6度，場(chǎng)地受地震影響較小。

2.4 地下水條件

根據(jù)鉆孔及地表調(diào)查結(jié)果，場(chǎng)地內(nèi)地下水類(lèi)型為基巖裂隙水，埋藏深度較大，在本次勘探深度范圍內(nèi)未見(jiàn)，對(duì)邊坡沒(méi)有影響。但不排除雨季時(shí)，降水和少量的上層滯水對(duì)填土邊坡的不利影響。

3 填方高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1 二維極限平衡理論——Bishop法

目前，邊坡穩(wěn)定性分析方法很多，但大體上有兩種：極限平衡法和數(shù)值法，其中極限平衡法是邊坡穩(wěn)定性主要分析方法，在工程實(shí)踐中運(yùn)用歷史悠久，積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)，因此通常采用極限平衡法分析邊坡的穩(wěn)定性[2]。常見(jiàn)的極限平衡法有瑞典圓弧法、瑞典條分法和Bishop法，瑞典圓弧法引入過(guò)多的簡(jiǎn)化條件，使得安全系數(shù)偏低，過(guò)于保守；瑞典條分法是在瑞典圓弧法的基礎(chǔ)上對(duì)邊坡巖土體進(jìn)行條分，但不考慮土條間的作用力，存在一定的缺陷；而B(niǎo)ishop法考慮了土條間作用力，得到的安全系數(shù)比其他方法略高一些，更接近實(shí)際，由于土條兩側(cè)切向力幾乎相等，同時(shí)為了計(jì)算方便，畢肖普忽略了土條間切向力，即簡(jiǎn)化Bishop法[2]，正是Bishop法分析結(jié)果與實(shí)際比較接近，因此本工程選用Bishop法分析邊坡的穩(wěn)定性。

3.2 邊坡體變形破壞類(lèi)型

場(chǎng)地平整形成的填方邊坡最大直立高度約13 m,填方采用分層碾壓的硬塑狀黏土，為黏性土邊坡，其產(chǎn)生的變形破壞類(lèi)型是上部的人工填土沿下伏的坡、殘積黏性土產(chǎn)生剪切滑動(dòng)，產(chǎn)生的邊坡變形破壞滑面為圓弧形或類(lèi)似圓弧形。

3.3 邊坡穩(wěn)定性分析[3]

3.3.1 巖土試驗(yàn)參數(shù)

為了全面分析各巖土層物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)，在天然狀態(tài)下采用室內(nèi)土工試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)大型原位剪切試驗(yàn)確定巖土層參數(shù)值，經(jīng)過(guò)綜合分析，邊坡土體物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 邊坡填土物理力學(xué)參數(shù)

3.3.2 放坡填土邊坡穩(wěn)定性分析

由于整個(gè)場(chǎng)地條件基本一樣，選取填方高度最大處進(jìn)行分析計(jì)算，放坡后邊坡最大高度約13 m，邊坡按1∶1.25坡率放坡。由于該地區(qū)基本地震烈度為6度，故考慮工況為正常工況，分析結(jié)果如圖1所示，安全系數(shù)為1.136。由于本邊坡工程安全等級(jí)為一級(jí)，圓弧滑動(dòng)法計(jì)算所得邊坡安全系數(shù)不應(yīng)小于1.30[4]，可見(jiàn)未處理的填方邊坡穩(wěn)定性較差，因此需要采取合理的支護(hù)措施。

4 邊坡治理[5]

計(jì)算結(jié)果表明，邊坡僅按1∶1.25坡率放坡時(shí)邊坡安全系數(shù)不能滿(mǎn)足一級(jí)邊坡的要求，設(shè)計(jì)采用土工格柵處理邊坡，土工格柵在變電站已有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，土工格柵加土袋反包植草既能節(jié)省投資又能綠化環(huán)境，符合生態(tài)護(hù)坡的綠色理念，因此本邊坡工程采用土工格柵加放坡的形式進(jìn)行處理。

站址邊坡主要在填方區(qū)域，根據(jù)計(jì)算結(jié)果及填方高度擬采用如下處理措施，考慮到按1∶1和1∶1.25分級(jí)放坡后，填土最大高度達(dá)13 m左右，靠近頂部處3 m為避免圍墻基礎(chǔ)及其他電纜溝基礎(chǔ)破壞，按1∶1放坡，坡面采用網(wǎng)格梁植草護(hù)坡，其余部分按1∶1.25放坡，坡內(nèi)采用加筋土格柵對(duì)填土進(jìn)行加固，坡底采用毛石擋墻進(jìn)行加固，如圖2所示。

為了確定加筋土工格柵與毛石擋墻相結(jié)合的方法能否滿(mǎn)足要求，對(duì)支護(hù)后的填方邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析，得到安全系數(shù)如圖3所示，為1.548，超過(guò)1.3，滿(mǎn)足規(guī)范要求，說(shuō)明處理方法的合理性。

擋墻及護(hù)坡除按常規(guī)設(shè)置排水孔外，填土前填方區(qū)域應(yīng)先鋪設(shè)300 mm厚碎石一層，同時(shí)填方區(qū)域內(nèi)采用MF1235塑料盲溝及時(shí)排出坡內(nèi)下滲雨水，保證邊坡的穩(wěn)定性。

5 邊坡監(jiān)測(cè)[6]

該邊坡為一級(jí)邊坡，施工結(jié)束后對(duì)邊坡位移、地面裂縫等進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目應(yīng)包括以下內(nèi)容：表面位移、內(nèi)部位移、裂縫、地下水位、降雨、洪水與時(shí)間關(guān)系等。監(jiān)測(cè)時(shí)間為2年，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明邊坡發(fā)生的變形量較小，整體穩(wěn)定性較好。

6 結(jié)語(yǔ)

由于受場(chǎng)地限制，填方邊坡放坡坡率較大，導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性較差，需要合適的巖土工程支護(hù)措施，邊坡采用了加筋土格柵和底部擋墻相結(jié)合的支護(hù)措施，經(jīng)過(guò)多年監(jiān)測(cè)結(jié)果表明支護(hù)邊坡穩(wěn)定性較好，且治理措施經(jīng)濟(jì)、合理、有效，為以后類(lèi)似的工程提供寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

[1] 云南省電力設(shè)計(jì)院.云南220kV路德變電站邊坡專(zhuān)題報(bào)告[R].

[2] 張魯渝，鄭穎人.簡(jiǎn)化Bishop法的擴(kuò)展及其應(yīng)用[A].中國(guó)土木工程協(xié)會(huì)第九屆土力學(xué)及巖土工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003：586-590.

[3] 黃 敏，李夕兵，付玉華，等.某礦山排土場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性分析[J].礦冶工程，2007(9)：125-127.

[4] GB 50330—2013，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

[5] 鄭穎人.邊坡與滑坡工程治理[M].北京：人民交通出版社，2007.

[6] 云南省電力設(shè)計(jì)院.云南220 kV路德變電站邊坡監(jiān)測(cè)報(bào)告[R].

The stability analysis and control of 220 kV substation fill high slope in Yunnan Lude

Hong Yebing Ke Hong Yang Fengchun Jiang Ping

(ChinaEnergyEngineeringGroupYunnanElectricPowerDesignInstituteLimitedCompany,Kunming650051,China)

By adopting 2-Dimensional limit equilibrium theory-simplified Bishop method, the paper undertakes the stability analysis of 220 kV Lude substation in Yunnan, concludes the safety coefficient of the fill slope is lower, adopts the support measure with reinforced geo-grid and bottom rubble stone retaining wall, designs the reasonable drainage measures, and concludes the safety coefficient meets the regulation’s demands after the stability analysis of support.

Bishop method, stability analysis, treatment, reinforced geo-grid

2015-04-06

洪業(yè)冰(1973- )，男，高級(jí)工程師，注冊(cè)土木工程師(巖土)； 柯 洪(1984- )，男，碩士，工程師，注冊(cè)土木工程師(巖土)； 楊逢春(1963- )，男，高級(jí)工程師； 江 平(1981- )，男，碩士，高級(jí)工程師，注冊(cè)土木工程師(巖土)，注冊(cè)一級(jí)結(jié)構(gòu)工程師

1009-6825(2015)17-0037-02

TU413.62

A