220 kV清水郎山升壓站邊坡穩定性分析與治理措施

洪 業 冰

(中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，云南 昆明　650051)

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220 kV清水郎山升壓站邊坡穩定性分析與治理措施

洪 業 冰

(中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，云南 昆明650051)

介紹了清水郎山風電場邊坡工程的水文地質條件，采用簡化Bishop法，分析了該邊坡的穩定性，并提出了抗滑樁治理方案，經實踐表明，該方案取得了最佳的治理效果。

邊坡，簡化Bishop法，抗滑樁，穩定性

1　概況

1.1工程概況

邊坡工程位于清水郎山風電場升壓站西側，高程在3 262 m～3 291 m之間，升壓站場地內原始地形坡度約10°，西側邊坡原始地形坡度約20°。升壓站于2013年7月開始場平施工，開挖后形成長約120 m，高約4 m的陡坎。2013年9月，西南側邊坡上方地表出現長約40 m，寬約0.1 m的弧形裂縫，2013年10月初開始對邊坡坡腳做混凝土擋墻支護，擋墻修筑從邊坡的兩端向中部靠攏。2013年11月底邊坡發生滑塌(滑塌范圍長約45 m，寬約75 m)，導致北側靠近中部的擋墻發生位移或傾斜，南側擋墻微傾

或開裂,此時，中部擋墻尚未修筑。勘測設計時松散滑塌體大部分已清除，見圖1。

1.2地層結構特征

滑區勘查和取樣調查分析結果表明，邊坡地基巖土由雜填土、第四系殘坡積(Qsl+el)粘土、含角礫(碎石)粘土、含粘土碎石和白堊系(K)泥巖、砂巖構成。現由上到下分別敘述如下：

①層主要由人工堆填的雜填土組成。淺黃色、灰黃色，主要由砂巖碎石組成，松散～稍密，含量25%～50%不等，粒徑2 mm～140 mm，碎石呈強風化，錘擊易碎。由可塑性粘土充填，含量25%～50%不等，少數鉆孔見建筑垃圾。

②層主要由殘坡積成因的粘土、含角礫(碎石)粘土、含粘土碎石組成。粘土②-1：淺黃色、棕紅色，濕，可塑狀態，局部呈軟塑狀態，切面光滑，干強度中等，土質不均勻，混約5%～20%不等的砂巖角礫或碎石，偶見塊石；含角礫(碎石)粘土②-2：淺黃色、棕紅色，粘土，濕，可塑狀態，切面光滑，干強度中等，角礫(碎石)為灰綠色砂巖，呈強風化狀，錘擊易碎；含粘土碎石②-3：淺黃、棕紅色，碎石成分為強風化砂巖，一般粒徑為2 mm～150 mm，呈棱角狀，級配一般，稍密，砂巖碎石錘擊易碎。

泥巖③-1：紫紅色，礦物成分主要為粘土礦物，泥質結構，薄～中厚層狀構造，強風化為主，局部全風化，呈碎石狀、泥柱狀，包裹少量灰綠色砂巖和綠泥石碎石，用鎬可挖，錘擊易碎，極破碎。巖石堅硬程度等級為軟巖，巖體基本質量等級為V級。

砂巖③-2：灰白、青灰色，粗顆粒為強風化砂巖，薄層狀構造，強風化，呈粉砂狀。巖層走向N5°W，傾向SW，傾角20°～25°。

1.3水文條件

場地內含水層較為單一，地下水類型主要為孔隙水，主要賦存于第四系松散殘坡積中，常有泉水分布，一般流量較小，主要來自地表水的補給，排泄點為升壓站東側沖溝。場地內部分鉆孔見地下水水位，鉆孔水位埋藏深度在0.52 m～7.8 m不等。

1.4地震效應

云南屬于板緣、板內地震混合型地區。地震活動頻繁、震級大，對邊坡穩定性有較大影響。工程位于云南大理，地處云南省西部，場地地震動峰值加速度為0.20g，相應的地震基本烈度為8度，設計地震分組為第二組。

2　滑坡穩定性分析與評價

2.1滑坡形成原因分析

升壓站場地平整時在坡腳開挖出高3.0 m～5.0 m，長約120 m的陡坎，使得坡腳處形成臨空面、改變原來邊坡的力學平衡致使坡腳處應力集中，為邊坡的滑塌提供了空間與力學條件。

邊坡開挖后，坡面地形、植被均遭到不同程度破壞，同時坡面上方未及時做截、排水措施，坡面也未做防雨、排水措施，增加了雨水下滲量。

邊坡開挖后坡面上堆載了施工建筑材料，加大了土體的重量；重型機械在坡面上行走，對土體的結構有破壞作用，增大了邊坡發生滑塌的可能。

邊坡開挖后(未及時支護)經歷了雨季，大量雨水的下滲增加了邊坡巖土體的自重，同時降低了巖土體的強度指標，最終邊坡失穩，產生滑塌。

2.2滑坡結構

滑坡規模為淺表覆蓋層(第四系松散崩積物)滑坡,滑動形式為牽引式。滑坡體規模為長72 m，寬39 m，滑坡后緣明顯，滑坡體上分布弧形裂縫。該滑坡屬于典型的坡腳被開挖，抗滑力降低，邊坡失穩。

2.3巖土參數

現場采用動探、標貫等原位試驗，同時取原狀土樣做室內試驗。由于邊坡地形復雜，等級較高，為一級邊坡，為了保證工程的安全可靠，需要得到準確的巖土設計參數，即土層的粘聚力C標準值與內摩擦角φ標準值，因此采用現場大型原位剪切試驗，該試驗原理與滑坡剪切滑動原理相似，能真實反映土層參數，勘察時在滑坡體外沿完好邊坡土體共布置6個大型原位剪切試驗點，采用逐步下挖，每遇一個土層做3組天然剪切和3組浸水剪切試驗，試驗結果見表1。

表1　巖土層主要物理力學指標及承載力特征值一覽表

為了分析各狀態穩定性采用巖土理正軟件簡化Bishop法建立相關模型，分析邊坡的自然狀態、飽和狀態、人工邊坡自然與飽和狀態4種狀態下的穩定性，結果見表2。

表2　邊坡穩定性計算結果

2.4滑動面強度指標反演

在坡腳未卸掉的情況下，滑坡處于穩定臨界狀態，以圓弧滑動法近似模擬實際滑動面反演計算得到折減后的邊坡滑動面參數，設其飽和狀態綜合土層穩定系數K=0.95，反求的C，φ值見表3。

表3　綜合滑動面飽和狀態物理力學參數

3　滑坡工程治理

3.1治理方案

斜坡地形起伏不平，將凸起處卸載反填到凹處，將表面修整成連續漸變的斜坡。滑坡為淺層滑動，剪切面受開挖坡腳點控制，治理方案采用抗滑樁支護，采用掛網噴漿防護斜坡，坡面設置泄水孔，同時在坡頂和坡腳設置截、排水溝。

抗滑樁剖面圖見圖2。

3.2抗滑樁設置

本工程治理方案選用抗滑樁支護，支護位置為開挖邊坡形成的陡坎處，抗滑樁采用單排支護，間距為6.0 m，選用矩形樁，支護面長為1 500 mm，抗彎面寬為1 250 mm。坡面采用掛網噴混凝土，應先設置直徑為20 mm，L=2 000 mm，外露150 mm，上仰10°，間距5 m×5 m梅花形布置的砂漿錨桿，鋼筋網片同該錨桿可靠連接。為了加強抗滑樁之間的聯系，在抗滑樁頂部設置冠梁，斷面尺寸定為0.8 m×0.8 m，冠梁以下抗滑樁高出地面部分采用預制鋼筋混凝土槽形板擋土，從下到上槽形板肋高分別為300 mm，300 mm，250 mm。

3.3排水工程

邊坡治理中，以“治坡先治水”的原則，采用地下排水工程、地表排水系統。地下排水措施為泄水孔排水，6 m直徑76 mm深排水孔，內置盲溝管，外包土工布，間距5 m，梅花形布置，滲水較豐富處加密布置，墻背后500 mm厚范圍做反濾層；地表排水系統包括滑體外緣截水溝和抗滑樁擋墻上側排水溝等。

4　結語

本工程邊坡經過人工開挖形成陡坎，使得邊坡抗滑力降低，邊坡失穩，經過使用簡化Bishop法分析各種不利狀態下邊坡穩定性后，綜合分析選用抗滑樁治理措施，該治理方法經過竣工驗收合格以及長時間正常使用，驗證了治理方案較優。

[1]云南省電力設計院.220 kV清水郎山升電站邊坡工程勘察及設計[R].

[2]常士驃，張蘇民.工程地質手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業出版社,2007.

[3]張魯渝，鄭穎人.簡化Bishop法的擴展及其應用[A].中國土木工程協會第九屆土力學及巖土工程學術會議論文集[C].北京：中國建筑工業出版社,2003：586-590.

Slope stability analysis and processing measures of 220 kV booster station in Qingshuilangshan

Hong Yebing

(ChinaEnergyEngineeringGroup-YunnanElectricPowerDesignInstituteCo.,Ltd,Kunming650051,China)

The paper introduces hydrological conditions of wind power field slope engineering in Yunnan Qingshuilangshan, applies simplified Bishop method, analyzes the slope stability, and puts forward anti-slide pile processing scheme. Practice proves that: the scheme achieves optimal treatment effect.

slope, simplified Bishop method, anti-slide pile, stability

1009-6825(2016)23-0068-03

2016-06-09

洪業冰(1973- )，男，高級工程師，國家注冊巖土工程師

P642.22

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