某送电线路工程塔基滑坡形成机制及其治理

2010-05-31罗常青

电力勘测设计 2010年1期

罗常青

(湖南省电力勘测设计院，湖南长沙 410007)

1 概述

送电线路工程由于跨越距离较长，其间地形地貌变化较多，工程地质条件复杂多变，大量塔基往往定位于山坡上。山坡的稳定直接影响塔基的稳定和送电线路的正常运行，滑坡是线路工程建设中常见的工程地质问题。滑坡的研究和治理也是地质工作者研究的重点。本文通过对某大型送电线路工程塔基边坡失稳的机理进行了分析，并通过优化对比，比选出较经济合理、技术可行的治理方案，为其他滑坡治理特别是线路工程中的滑坡问题处治提供参考。

2 工程与滑坡概况

2.1 工程概况

该塔基位于某近东西走向山坡的南坡上，塔高72.0m，采用大板式独立直柱基础，塔基采用高低腿形式，四个塔腿基础平面上成近似正方形，塔基施工采用大开挖，最大开挖深度为14.7m。该塔位为转角塔，线路前进方向在该塔基处偏转15°。塔基的B、C、D腿浇注完毕，此时后缘山体出现裂缝，前缘部分土体滑塌并堆积在A腿位置。如图1所示。Ⅰ-Ⅰ’为沿滑坡体主滑方向的实测剖面。

图1 塔基与滑坡范围平面位置图

2.2 地质环境条件概述

⑴ 地形地貌

塔基所在地区主要为低山地貌，高程在765.0m～1000.0m不等，地形起伏较大。塔基所在山坡下部较缓，为30°左右，上部山体较陡，为45°～52°，山坡下部主要分布梯田，以水稻种植为主。该地区植被较发育，主要为灌木。

⑵ 地层岩性

据塔基基坑开挖揭露，下部为厚层-中厚层的红褐色、灰红色粉砂岩，中风化，局部见灰色页岩、泥页岩；上部为第四系残坡积层黄色硬塑粉质粘土，厚度4.0m～13.4m不等。

粉砂岩节理裂隙发育，为块状结构，主要发育走向为NNE、NEE、NNW的三组节理，山坡倾向141°，其中NNE走向的该组节理，与山坡同倾向，且倾角较缓，属典型的顺倾缓倾结构面。节理发育的走向分布见图2。

图2 节理走向玫瑰图

⑶ 水文地质

地下水类型主要为孔隙潜水和基岩裂隙水，主要补给来源为大气降水。孔隙潜水主要赋存于第四系残坡积粘性土及碎石土层中，该层透水性较好，水量小，主要接受大气补给，以渗流形式向冲沟中排泄。基岩裂隙水主要赋存与砂岩裂隙中，砂岩裂隙发育，岩石透水性较好，且与上部孔隙潜水连通。

2.3 滑坡特征

滑坡体主要为粉质粘土层，同时夹碎石及滚石。从平面图上看，滑坡体为近似马蹄形，周界明显，滑坡体主滑方向为NNW，后缘为NEE走向，沿主滑方向，滑坡体右侧为NNE走向，左侧为NW走向，滑坡体后缘高程为796.06m，前缘高程为765.48m，相对高差近33.5m。滑坡体轴向长约46.95m，横向宽约60.7m，分布面积约1948m2，滑体厚4.0～17.0m不等，总滑体方量约17000m3。滑坡后缘裂缝贯通性较好，裂缝宽度0.1m～0.5m，后缘塌落最大竖直距离达1.18m。滑坡体概况见图3。

图3 滑坡现场

滑坡后缘弧顶处竖直塌落位移发展见图4，图4中“19.25”代表的是19号上午所测数据，“20.75”代表20号下午所测数据，由图4可以看出，滑坡裂缝在不断发展，滑坡体在不断滑动，从最初的竖直位移为17.0cm，到29号上午，裂缝最大竖直位移达到118.0cm。

3 滑坡成因分析

3.1 引起滑坡的主要原因

引起山坡滑动的主要原因有三点，分别简述如下。

图4 滑坡后缘裂缝竖直位移发展图

⑴ 地质因素：边坡体上部粉质粘土厚度较大，特别是与基岩接触带上为碎石土，极易透水，其下伏基岩面较平缓且与边坡倾向一致，下部为中风化粉砂岩，属较硬岩，相应起隔水作用，因此在岩-土界面上较易形成滑动面，致使山坡在雨水大量渗入时产生滑动。

⑵ 塔基基坑开挖：塔基基础采用大开挖形式，施工时垂直开挖未按设计要求放坡，导致山坡坡脚被掏空，形成大面积陡立的临空面，改变了山坡的自然条件下的地质应力，造成应力重新调整，坡脚处应力集中，原来自然山坡力学平衡被破坏，从而使山坡逐渐失稳。

⑶ 气候因素：施工期间为春季，降雨丰富，塔基基坑开挖至-8.0m左右时，连日降雨，使得山坡土体处于近饱和状态，岩土体被软化，粘聚力降低，加上雨水下渗，加剧了山坡滑动的产生。

3.2 稳定性分析

塔基施工基坑开挖，对原始山坡地形的改变如图5所示。图5为沿滑坡主滑方向实测的工程地质剖面。

图5 实测工程地质剖面Ⅰ-Ⅰ’

参考线路岩土工程勘测报告、相关规范以及经验参数，并采用反演方法对滑坡体参数进行分析，稳定性计算时选取的岩土体参数见表1。

表1 岩土层计算参数试验指标

土坡滑动一般采用圆弧滑动法计算，结合本滑坡的实际情况，拟采用fellenius法和折线滑动法分别对原始山坡以及开挖后形成的山坡进行稳定性计算，结算结果见表2。

表2 原始边坡与人工边坡计算结果对比

由表2可以看出，对于折线滑动和圆弧滑动，原始自然山坡的稳定性系数都大于1.45，处于稳定状态；而塔基基坑开挖后形成的人工边坡，安全系数远远低于1.0，处于不稳定状态。

4 滑坡治理方案优化选择

4.1 应急措施

为了延缓滑坡体的发展，保护已经施工完毕的B、C、D腿基础，采取以下应急措施：

⑴ 迅速将塔基基坑开挖搬运走的土体回填，在坡脚处形成反压堆积体，阻止滑坡体继续滑动；

⑵ 考虑到滑坡体平面尺寸不大，将滑坡体表面植被清理，并用防渗的彩条布将滑坡体盖住，防止大气降水渗入坡体；

⑶ 在滑坡体后缘一定距离处设置截水沟，并用水泥砂浆抹面防渗，避免上部山体径流雨水流向滑坡体。

4.2 滑坡治理方案

现场调查显示，塔基附近不是冲沟就是陡坡，塔基左前方虽然有水田分布形成的稍平整场地，但是如果塔基移位到此处，将使已设计线路产生较大的转角，而且将使已施工完毕的下一级塔基作废，因此，无论从地质环境条件还是从经济角度考虑,都不推荐移位。

⑴ 坡率法自稳方案

通过计算，如果只考虑削方放坡，当坡度达到32°时，山坡稳定性系数为1.3491，满足要求。

⑵ 挡墙+锚喷方案

在塔基内侧一定距离砌一道3.0m高的重力式挡墙，墙顶设置11.0m高的第一级台阶边坡，坡率为1∶1.25，马道宽3.0m，第二级台阶边坡高4.6m，顶部与原始地形线相交，坡率1∶1.25，挡墙与坡形方案布置见图6。

图6 挡墙+锚喷坡形方案

本方案稳定性计算结果见表3，拟采用全场粘结型普通砂浆锚杆，打入基岩面，并挂网喷混，形成综合支护方案，第一级台阶边坡设置5排锚杆，第二级台阶边坡设置7排锚杆。

⑶ 回填+锚喷方案

回填+锚喷支护方案坡形布置见图7。

塔基基坑按1∶1.5的坡率回填到一定高度，形成较稳定的反压层，设置宽马道以降低坡底处应力集中，第二级台阶边坡坡率1∶25。

本方案稳定性计算结果如表4所示，由计算结果可见，第一级台阶坡率较缓，其稳定性系数达到1.15，基本能达到自稳，起到反压作用。本方案拟采用全场粘结型普通砂浆锚杆，打入基岩面，并挂网喷混，形成综合支护方案，第一级台阶边坡设置5排锚杆，第二级台阶边坡设置9排锚杆。

图7 回填+锚喷坡形方案

表4 回填+锚喷方案计算结果

4.3 支护方案优化选择

三个方案的主要经济技术参数对比如表5所示。由表可见，坡率法自稳方案削除土方量大，无处堆放，且征地面积较大；挡墙+锚喷方案相比坡率法造价要低，但是挡墙需要的块石材料来源无法保证，施工操作性较低；回填+锚喷方案形成反压层，在经济上较实惠，在施工操作上也较易实现，为推荐方案。

表5 比选方案主要经济技术指标对比

5 滑坡治理方案

对比分析表明，回填+锚喷方案为较优选择。第一级台阶边坡设5排锚杆，竖直间距2.0m，水平间距2.0m，锚杆设置一根直径22mm的Ⅲ级螺纹钢筋；第二级台阶边坡设9排锚杆，锚杆设置一根直径32的Ⅲ级螺纹钢筋。锚杆之间用直径14mm的螺纹钢筋加强联结。在离坡面垂直距离50mm处设置φ6.5@250mm×250mm的钢筋网，喷射混凝土厚度为150mm。回填+锚喷支护方案锚杆布置如图8所示。