架空輸電線路塔基邊坡穩定性分析及治理措施

裴大威

（廣東順德電力設計院有限公司，廣東佛山 528300）

0 引言

滑坡是山地架空輸電線路比較常見的一種地質災害，塔基滑坡將導致塔基失穩，嚴重影響電網的安全運行。一般情況下，塔位選擇時應盡量避開不良地質地貌，但輸電線路受線路宜直不宜曲、宜選高位不宜選低洼等其他控制線路造價因素的影響，塔位一般選擇相對高聳的位置，這些也是相對容易發生滑坡的位置，因此勘察設計階段，對無法避開且可能存在邊坡失穩的塔位應進行邊坡穩定性分析，研究其潛在滑面位置、滑帶抗剪強度、控制邊坡穩定性的因素等，對于不滿足安全穩定性的邊坡應提前采取可靠的加固措施，防止后期滑坡。

1 邊坡穩定性分析

1.1 引起滑坡的原因

引起滑坡的根本原因在于土體內部某個面上的剪應力達到了它的抗剪強度，穩定平衡遭到破壞。剪應力達到抗剪強度的原因有兩種：①由于剪應力的增加，例如桿塔基礎施工時，在坡面或坡頂填土堆載導致荷重增加，降雨使土體重度增加，這些都會使土體內部剪應力增加；②由于土體本身抗剪強度減小，例如孔隙水應力的升高，黏土夾層因浸水而軟化，黏性土的蠕變等都會引起巖土體的強度降低。

1.2 簡化的畢肖普條分法

條分法是目前一般工程中常用的土坡穩定分析方法，有瑞典條分法、簡化的畢肖普（Bishop）條分法、楊布條分法等，其中畢肖普條分法的使用比較廣泛，該方法有如下假定：

（1）假定滑動面為圓弧面。

（2）不考慮切向條間力。

（3）土條是剛性的。

（4）各土條底部滑動面上的抗滑安全系數均相同，即等于滑動面的平均安全系數。

取任一土條i，其上的作用力有土條自重Wi，作用于土條底部的切向抗剪力有效法向應力Ni′，孔隙水壓力uili，在土條兩側分別作用有法向力Ei和Ei+1及切向力Xi和Xi+1，令ΔXi=Xi+1-Xi，ΔEi=Ei+1-Ei，畢肖普條分法受力如圖1所示。

圖1 畢肖普條分法受力分析

結合莫爾—庫倫強度理論，畢肖普條分法計算邊坡穩定安全系數的公式如下：

假設ΔXi=0，即得到簡化的畢肖普條分法公式（根據大量工程實例證明，這種簡化對安全系數的影響較小，僅為1%左右）。

畢肖普條分法公式可以寫成總應力計算公式：

對于土質邊坡，在進行穩定計算時，首先要假定若干可能的滑動面，分別求出它們的抗滑安全系數，從中找出最小值，以此來代表土坡的穩定安全系數，而與此相應的滑動面也就是最危險的滑動面。對均質土坡來說，滑動面位置與土的性質、土坡坡度以及硬土層的埋藏深度有關。

2 某塔基邊坡穩定性分析及治理措施

某高壓架空輸電線路桿塔塔基位于山脊，邊坡有歷史滑坡痕跡。塔基地區山體為花崗巖風化土，主要為坡積粉質黏土、殘積砂（礫）質黏性土和全、強風化花崗巖。該土層為特殊性土，具有隨含水量增加，其強度降低、壓縮性增大的軟化特性和浸泡后呈散粒狀、片狀及塊狀掉剝崩落的崩解特性。根據勘察資料，結合工程經驗，提出本桿塔邊坡巖土設計參數如表1所示。

表1 主要巖土層物理指標

工程采用SLOPE/W-2007軟件建模，采用Bishop法極限平衡理論對滑坡進行邊坡整體穩定性驗算分析，建模如圖2所示，計算結果如表2所示。

圖2 滑坡整體穩定性驗算模型

表2 塔基邊坡整體穩定性分析計算結果（加固前）

根據計算，該邊坡不穩定安全系數不滿足規范要求值，因此必須對塔基影響范圍內的邊坡進行適當防護，以減少外界因素的影響。綜合分析塔基所在邊坡的地質情況和環境條件，本次治理方案設計主要采用如下措施：

（1）在塔基下方的滑坡區域采用錨桿（錨索）+格構梁加固，并采用噴混植生進行生態護坡防護；其中滑坡上部采用預應力錨索+格構梁加固，設置7排錨索，共計56根錨索，滑坡下部采用錨桿+格構梁加固，設置3排錨桿，共計24根錨桿。

（2）每根錨索由4束15.2mm鋼絞線（1×7股）組成，1860級，單根錨索長度L=20m，錨固段La=15m；錨桿采用HRB400級螺紋鋼筋，d=28mm，單根長度分別為L=12m/8m，如圖3、表3所示。

圖3 滑坡錨桿（錨索）加固模型

表3 塔基邊坡整體穩定性分析計算結果（加固后）

根據數值計算分析，采用錨桿（錨索）+格構梁加固治理方案有效提高邊坡穩定安全系數，滿足規范要求。

3 結語

（1）滑坡是山地架空輸電線路比較常見的一種地質災害，塔基滑坡將導致塔基失穩，嚴重影響電網的安全運行。對可能存在邊坡失穩的塔位應進行邊坡穩定性分析，研究其潛在滑面位置、滑帶抗剪強度、控制邊坡穩定性的因素等，對于不滿足安全穩定性的邊坡應提前采取可靠的加固措施，防止后期滑坡。

（2）畢肖普（Bishop）條分法是邊坡穩定性計算中的常用方法，本文采用SLOPE/W軟件中Bishop法對某高壓輸電線路桿塔基礎邊坡進行了整體穩定性驗算分析，得出該邊坡需進行加固處理。

（3）采用錨桿（錨索）+格構梁加固，并采用噴混植生進行生態護坡防護方式，能起到很好的邊坡穩定作用。

（4）根據邊坡失穩的原因分析，施工階段應加大桿塔施工中的余土外運，避免塔基周圍堆載，對周圍裸露的土體進行充分復綠，避免雨水沖刷和水土流失。