山地變電站邊坡穩定性分析和治理方法

鄔彪彪（佛山電力設計院有限公司，廣東　佛山　528200）

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山地變電站邊坡穩定性分析和治理方法

鄔彪彪（佛山電力設計院有限公司，廣東佛山528200）

隨著我國經濟的迅速發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，其安全穩定的運行就顯得尤為重要。為了保障變電站的邊坡的穩定性，防止邊坡因變形和失穩而帶來的災害，就要對山地變電站邊坡的穩定性進行詳細的分析并制定出科學合理的治理方法。本文就通過對山地變電站的現場勘測，與工程實際案例、圖表相結合，深入探討山地變電站的邊坡穩定性分析的內容和影響因素，并對邊坡提出科學合理的治理措施。

山地變電站；邊坡穩定性分析；治理方法

在山地變電站建設過程中，邊坡的穩定性是變電站能否安全穩定運行的重要的因素。因此，為了實現變電站安全可靠和經濟合理的目標，就要對山地邊坡進行必要的穩定性分析，并根據分析的結果選擇科學、合理、有效的治理方案。

1　山地變電站邊坡穩定性概述

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

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地層地質特征

根據勘測成果，邊坡地段分布的地層有：人工成因的素填土，坡積成因的粉質粘土、殘積成因粉質粘土、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，成分主要為粉質粘土，混少量風化巖、粗砂及碎石，人工成因。揭露厚度約2.80m，平均厚度1.10m，水平方向分布連續性差。

（2）粉質粘土（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，水平方向分布連續性差。

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

（4）粉質粘土（層號③）：淺黃色，褐紅色，含較多風化巖塊，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，水平方向分布連續性一般。

（5）全風化粉砂巖（層號④1）：顏色為灰紫色；巖層結構遭破壞；呈現砂土形狀，部分還有強風化巖層碎塊；顆粒直徑2～5cm之間；巖層厚度為3.5～4.5m之間。

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

（7）中風化粉砂巖（層號④3）：淺褐色，褐紅色，主要礦物成份為石英，粉砂結構，塊狀構造，巖石裂隙很發育，該層未揭穿，常與強風化粉砂巖呈互層狀，厚度不等。

3　山地邊坡穩定性分析

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

3.1邊坡安全等級與計算方法

根據規程規范，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行計算時，規范要求的邊坡穩定性驗算所得最小安全系數不得小于1.35，填方邊坡采用圓弧滑動法進行計算時，規范要求的邊坡穩定性驗算所得最小安全系數不得小于1.30。因本工程挖方邊坡高度較大，挖方邊坡安全系數參照規范標準適當提高，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

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粘土、殘積粉質粘土、強風化粉砂巖、中風化粉砂巖。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粘土，結合工程經驗，對挖、填方邊坡巖土體的計算參數取值見表1。

3.3邊坡穩定性分析

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

表2　邊坡穩定性強度參數取值

根據場地邊坡總體布置要求，結合兩個地質剖面和征地的情況，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）進行穩定性計算，計算數據分析出數據及計算結果見表3。

圖2　A-A′剖面圖

表3　邊坡穩定性計算結果

從分析的數據結果中看，本工程邊坡在自然狀態下處在穩定狀態，而在暴雨狀態，尤其是長期降雨狀態下處在不穩定狀態。經過多次遭受暴雨的襲擊，失穩下滑可能性比較大，將會直接影響變電站的安全運行。因此，需要對邊坡的滑床區域進行加固治理。

4　治理方法

根據上述的邊坡穩定性分析，從安全穩定性和經濟合理性方面綜合考慮，坡面采用格構梁錨桿掛網及排水工程綜合治理。

4.1坡面治理工程

①對坡面進行處理整修，為避免安全事故的發生，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，并對邊坡不穩定的局部地區進行清理或者補修。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行清理，防止出現泄水管堵塞的情況。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，全粘結灌漿，注漿壓力0.5～1.0MPa。

4.1.2格構梁工程（見圖3）

格構梁使用C30混凝土現澆，嵌入邊坡的深度不能小于20cm，格構梁間距為2.0×2.0m，取橫、縱梁截面尺寸高為350mm，寬為300mm。橫梁為聯系梁，按照構造來配制鋼筋，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　格構梁示意圖

4.1.3掛網植草工程

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

4.2排水措施

為了預防坡頂的地表水相匯合，會滲透到邊坡的節理的裂縫中去，或者對邊坡的坡面產生水流沖擊，應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置為80cm。溝槽中的兩側應該要夯實、回填和對坡面進行消坡，要確保溝槽的內襯表面光滑，使渠道排水順暢。

5　結語

在山地變電站工程的建設過程中，不可避免的會進行一些邊坡開挖，應當結合實際狀況，對邊坡的穩定性進行定量和定性的綜合分析，并根據這些分析的結果對變電站的邊坡制定出科學合理的治理方案。防止因邊坡失穩造成嚴重的經濟損失和不良的社會影響，同樣也避免對穩定邊坡進行不必要治理和加固。讓變電站發揮最好的經濟效益和社會效益。

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鄔彪彪（1987-），男，中級工程師，本科，主要從事輸變電勘察設計工作。

P642.22

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2095-2066（2016）11-0056-02

2016-2-15