山地变电站边坡稳定性分析和治理方法

邬彪彪（佛山电力设计院有限公司，广东　佛山　528200）



山地变电站边坡稳定性分析和治理方法

邬彪彪（佛山电力设计院有限公司，广东佛山528200）

随着我国经济的迅速发展和人们生活水平的提高，对电力的需求越来越大，国家对高压输变电工程的投资也逐步增加，而变电站作为高压输变电工程的重要组成部分，其安全稳定的运行就显得尤为重要。为了保障变电站的边坡的稳定性，防止边坡因变形和失稳而带来的灾害，就要对山地变电站边坡的稳定性进行详细的分析并制定出科学合理的治理方法。本文就通过对山地变电站的现场勘测，与工程实际案例、图表相结合，深入探讨山地变电站的边坡稳定性分析的内容和影响因素，并对边坡提出科学合理的治理措施。

山地变电站；边坡稳定性分析；治理方法

在山地变电站建设过程中，边坡的稳定性是变电站能否安全稳定运行的重要的因素。因此，为了实现变电站安全可靠和经济合理的目标，就要对山地边坡进行必要的稳定性分析，并根据分析的结果选择科学、合理、有效的治理方案。

1　山地变电站边坡稳定性概述

人工边坡通常指因工程建设开挖形成的具有一定坡度的坡面。边坡的稳定性通常以滑动面上的抗滑力（Fs）与滑动力（Fr）的比值，即抗滑稳定性系数（η）来表示。这一比值越大，边坡越稳定；反之，边坡越不稳定。位于山地的变电站在建设过程中，不可避免的会进行一些边坡开挖，破坏了原有自然边坡的结构，可能会造成边坡的变形和失稳。变电站边坡如果出现变形或失稳的情况，就会影响变电站的安全运行，可能造成严重的经济损失和不良的社会影响。本文根据对某山地变电站边坡的地形地貌进行勘测，结合工程地质类比法、图解分析法和极限平衡法对它做出稳定性分析，并提科学合理的的治理措施。

2　某山地变电站概况分析

2.1地形特征

站址中部为丘间沟谷，延伸到西面为鱼塘，东面、南面、北面为坡地。总体上西南部地势较高，东北部地势较低，站址拟征地范围内最高高程约为84m，最低高程约为19.0m，相对高差约65m，地形起伏较大。

2.2地层地质特征

根据勘测成果，边坡地段分布的地层有：人工成因的素填土，坡积成因的粉质粘土、残积成因粉质粘土、下伏基岩为粉砂岩。钻孔揭露的土层由上到下分别是：

（1）素填土（层号①）：浅黄、灰褐等杂色，成分主要为粉质粘土，混少量风化岩、粗砂及碎石，人工成因。揭露厚度约2.80m，平均厚度1.10m，水平方向分布连续性差。

（2）粉质粘土（层号②）：灰、灰黄色，含较多砾石，含量约占35～40%，稍具粘性，稍湿，可塑，坡积成因。该层厚度3.10～4.00m，平均厚度3.55m，水平方向分布连续性差。

（3）粉质粘土（层号②1）：灰、灰黄色，很湿，软塑，坡积成因。该层厚度1.00m，水平方向分布连续性差，分布在鱼塘塘底。

（4）粉质粘土（层号③）：浅黄色，褐红色，含较多风化岩块，稍具粘性，稍湿，硬塑，残积成因。该层厚度0.90～1.30m，平均厚度1.10m，水平方向分布连续性一般。

（5）全风化粉砂岩（层号④1）：颜色为灰紫色；岩层结构遭破坏；呈现砂土形状，部分还有强风化岩层碎块；颗粒直径2～5cm之间；岩层厚度为3.5～4.5m之间。

（6）强风化粉砂岩（层号④2）：褐红色，紫红色，灰黄色，风化剧烈，岩芯多呈岩块状，局部夹半岩半土状，局部岩芯手掰可断。常与中风化粉砂岩呈互层状，厚度不等，水平方向分布连续性一般。

（7）中风化粉砂岩（层号④3）：浅褐色，褐红色，主要矿物成份为石英，粉砂结构，块状构造，岩石裂隙很发育，该层未揭穿，常与强风化粉砂岩呈互层状，厚度不等。

3　山地边坡稳定性分析

场地整平后，站址西南侧形成挖方边坡高度约为40m，北侧开挖后形成填方边坡最高约20m。本次根据坡体岩土特性，在分析确定边坡的破坏模式的基础上进行，可采用工程地质类比法、图解分析法、极限平衡法进行综合评价。

3.1边坡安全等级与计算方法

根据规程规范，考虑边坡高度和边坡破坏后的影响，将该边坡的安全等级定为一级，综合边坡岩土工程条件，挖方边坡采用折线滑动法进行计算时，规范要求的边坡稳定性验算所得最小安全系数不得小于1.35，填方边坡采用圆弧滑动法进行计算时，规范要求的边坡稳定性验算所得最小安全系数不得小于1.30。因本工程挖方边坡高度较大，挖方边坡安全系数参照规范标准适当提高，挖、填方边坡计算所用的软件为Geostudio。

3.2岩土分层及计算参数

站址开挖边坡地层简单，主要由坡残积土及基岩组成，挖方边坡部位岩土层自上而下为坡积粉质粘土、残积粉质粘土、强风化粉砂岩、中风化粉砂岩。填方边坡坡脚分布地层主要为软塑和硬塑状坡积成因粉质粘土，结合工程经验，对挖、填方边坡岩土体的计算参数取值见表1。

3.3边坡稳定性分析

本工程边坡稳定性计算使用基于极限平衡理论的传递系数法对边坡的整体稳定性进行定量分析计算。表2是边坡稳定性评价的物理力学参数取值。

表2　边坡稳定性强度参数取值

根据场地边坡总体布置要求，结合两个地质剖面和征地的情况，场地的挖方边坡适宜采用同一放坡方式进行处理，将分四级放坡，坡率均采用1：1.25，中部台阶宽度为2.5m；场地的填方边坡适宜采用同一放坡方式进行处理，将分三级放坡，坡率均采用1：1.75，中部台阶宽度为2.5m。见图1。

图1　挖方边坡剖面图

按照上述放坡方案，对边坡A-A′剖面（见图2）进行稳定性计算，计算数据分析出数据及计算结果见表3。

图2　A-A′剖面图

表3　边坡稳定性计算结果

从分析的数据结果中看，本工程边坡在自然状态下处在稳定状态，而在暴雨状态，尤其是长期降雨状态下处在不稳定状态。经过多次遭受暴雨的袭击，失稳下滑可能性比较大，将会直接影响变电站的安全运行。因此，需要对边坡的滑床区域进行加固治理。

4　治理方法

根据上述的边坡稳定性分析，从安全稳定性和经济合理性方面综合考虑，坡面采用格构梁锚杆挂网及排水工程综合治理。

4.1坡面治理工程

①对坡面进行处理整修，为避免安全事故的发生，我们要搭建好脚手支架，把坡面上松散的岩石和岩石碎渣处理干净，并对边坡不稳定的局部地区进行清理或者补修。同时，对于比较大的裂缝，使用勾缝、灌浆等处理方式。②在边坡比较松散的坡脚的地方和空洞的地方安装泄水孔，同时在泄水孔中安置比较软的透水管道，在喷混凝土的时候要遮盖好泄水孔，混凝土喷射后对泄水孔进行清理，防止出现泄水管堵塞的情况。③再对锚杆钻孔注浆。

4.1.1锚杆工程

先清理坡面松散土石方，再设置锚杆，要选用直径φ28螺纹钢筋的锚杆，锚杆的长度采用8.0m、12m、15m等尺寸，锚杆孔径使用φ120mm，锚杆与水平方向的夹角为20.0°，锚杆安装完毕后，采用M30水泥砂浆灌注，全粘结灌浆，注浆压力0.5～1.0MPa。

4.1.2格构梁工程（见图3）

格构梁使用C30混凝土现浇，嵌入边坡的深度不能小于20cm，格构梁间距为2.0×2.0m，取横、纵梁截面尺寸高为350mm，宽为300mm。横梁为联系梁，按照构造来配制钢筋，钢筋为6根直径12mm的HRB400级螺纹钢，纵筋为6根直径16mm的HRB400级螺纹钢，箍筋为间距150mm，直径8mm 的HPB300级螺纹钢。

图3　格构梁示意图

4.1.3挂网植草工程

铁丝网用8号镀锌铁丝 （φ4mm）编制，网孔间距5cm× 5cm；使用φ6、φ8得固网锚筋，φ8、φ6错开呈现梅花型布置，间距为1×1m，长分别为0.4、1.6m。

4.2排水措施

为了预防坡顶的地表水相汇合，会渗透到边坡的节理的裂缝中去，或者对边坡的坡面产生水流冲击，应该在边坡的顶面处修建截水沟，修建的大小尺寸为60×60cm。并且要同时修建急流槽，急流槽的宽度可以设置为80cm。沟槽中的两侧应该要夯实、回填和对坡面进行消坡，要确保沟槽的内衬表面光滑，使渠道排水顺畅。

5　结语

在山地变电站工程的建设过程中，不可避免的会进行一些边坡开挖，应当结合实际状况，对边坡的稳定性进行定量和定性的综合分析，并根据这些分析的结果对变电站的边坡制定出科学合理的治理方案。防止因边坡失稳造成严重的经济损失和不良的社会影响，同样也避免对稳定边坡进行不必要治理和加固。让变电站发挥最好的经济效益和社会效益。

［1］王述祥.110kV变电站边坡稳定分析［J］.军民两用技术与产品，2014 （19）：93～94.

［2］苏柱恒.110kV畔山变电站站区边坡稳定性分析［J］.广东输电与变电技术，2008（6）：69～70.

［3］吕 龙.某变电站山地边坡工程设计分析［J］.电力勘测设计，2010（3）：14～18.

邬彪彪（1987-），男，中级工程师，本科，主要从事输变电勘察设计工作。

P642.22

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2095-2066（2016）11-0056-02

2016-2-15