输变电杆塔基础边坡加固防护方法分析

潘明波，董理金，王鑫国，邱昌巍，彭蛟

(1.宁海县供电公司，宁海　315600；2.浙江省工程勘察院，宁波　315012)



输变电杆塔基础边坡加固防护方法分析

潘明波1，董理金2，王鑫国1，邱昌巍1，彭蛟1

(1.宁海县供电公司，宁海315600；2.浙江省工程勘察院，宁波315012)

摘要：输变电杆塔基础施工过程中经常会遇到人工开挖边坡，且有其行业特点，若发生灾害将会造成不同程度的影响，如增加工程造价、延长工期，甚至危害到人民生命财产安全。文章总结了输变电杆塔基础边坡的加固防护方法，包括坡率法、坡面防护与绿化、支挡加固、排水工程等，最后对不同方法的优缺点及适用范围进行评价，为今后边坡加固防护提供参考。

关键词：输变电杆塔基础；边坡；加固防护

随着我国电力建设的发展，输电线路越来越长，线路路径区域地形地貌越来越复杂，很多输变电杆塔基础所在的位置地质坏境条件恶劣，输变电杆塔基础将不可避免地位于山顶或半山腰等陡峭地形[1]。而输变电杆塔基础具有其明显的行业特点，地质条件和施工均具有较大的分散性，且受地形、地质和运输条件等影响较突出[2]。输变电杆塔边坡若发生灾害问题，不仅导致工程造价的增加而且使工期延长，甚至危害到人民生命和财产安全。因此，研究输变电杆塔基础边坡的加固防护方法，提高输变电杆塔边坡工程治理设计水平、减少经济损失、确保人民生命财产安全都有着重要的现实工程意义。

1输变电杆塔基础边坡特点及带来的问题

输电线路通过山区时，修建杆塔基础经常涉及到人工开挖而形成的边坡，如图1所示。如果基础埋设施工所在的地形相对比较陡峭时，进行基础埋设的降基值就会越大，从而进行开挖所形成的的簸箕地形差也将越大，如图2所示，边坡也会或多或少地引发新的问题。如果开挖土方量过大,不仅耗费大量人力和增加成本,而且破坏自然边坡的稳定性和自然环境,开挖产生的弃渣如果处理不当极易造成地质灾害,影响周围环境甚至危及人类和输变电杆塔的安全。

图1　输变电杆塔基础边坡

图2　输变电杆塔基础边坡开挖坡面示意图

2输变电杆塔基础边坡加固防护设计原则

(1) 遵循 “安全可靠、技术先进、经济合理、确保质量和保护环境”的设计原则[3]，编制切实可行的设计方案。

(2) 治理设计方案应方便施工，充分利用现有场地条件，因地制宜，合理布局；同时为工程运行、管理、维修及观测提供便利。

(3) 边坡治理过程中必须保证原有输变电杆塔基础的稳定安全。

3输变电杆塔基础边坡加固防护方法

3.1坡率法

坡率法是在保证边坡的整体稳定性的前提下，控制边坡高度和坡度。方法比较经济、施工方便，当场地有放坡条件且不存在不良地质作用时宜优先采用坡率法。其中工程类比法是先对已有的自然边坡或人工边坡的稳定性状况进行评价，再结合有关设计经验对目标边坡进行设计分析，这种方法比较常见，也常被工程技术人员采用[3-5]。

3.2坡面防护与绿化

坡面防护用于防止边坡坡面岩土体继续风化、剥落、浅层崩塌、掉块以及坡面受雨水冲刷等，提高边坡的稳定性和耐久性。主要有砌石防护工程、喷锚防护工程和柔性防护工程。此外，边坡的开挖一定程度上破坏了原有的自然生态平衡，在对环境保护越来越重视的情况下，植物防护与绿化成为边坡治理中不可缺上的防护措施。植物防护与绿化不仅有着防止水土流失和坡面风化达到提高边坡稳定性作用的同时，而且能够增强景观效果及美化环境。采用植物防护与绿化时要考虑确保边坡的稳定、是否与周边环境相协调、经济是否合理等。

3.2.1砌石防护工程

砌石防护工程包括干砌片石护坡、浆砌片石护坡防护、护面墙防护、人字拱型或网格骨架植草防护等。

(1) 干砌片石护坡

干砌片石护坡适用于边坡因雨、雪水冲刷，发生流泥、拉沟与溜坍，或有严重剥落的软质岩层边坡。根据形式不同分为单层铺砌、双层铺砌及编格内铺石等护坡。

(2) 浆砌片石护坡

适用于坡度不大于1∶1的易风化岩石边坡及土质边坡中。浆砌片石一般采用等截面，厚度不宜小于250 mm。边坡过高时应分级放坡，每级高度不宜超过20 m。

(3) 浆砌片石骨架护坡

适用于坡度缓于1∶0.75的全风化岩石边坡和土质边坡，及坡度缓于1∶1的坡面受冲刷严重或潮湿的边坡。在坡面采用草皮护坡易被冲毁脱落情况下，可采用浆砌片石骨架进行加强，骨架内可根据边坡坡度、土质及当地情况采用捶面、铺草皮或栽砌卵石等辅助防护措施。

(4) 浆砌片石护面墙

浆砌片石护面墙可用于各种土质边坡及易风化剥落或风化严重的软质岩石边坡。一般情况下，边坡坡度缓于1∶0.5；护面墙高度不宜超过10m。

3.2.2喷锚防护工程

(1) 素喷防护

素喷适用于易风化但未遭强风化且坡率缓于1∶0.5的岩石边坡。对于上部岩体较破碎而下部岩体完整或防护面积大的高陡边坡，采用素喷防护更为经济；对于成岩作用差的粘土岩边坡不宜采用素喷。

(2) 锚喷防护

当岩质边坡坡面岩体切割破碎时，为加强防护的稳定性宜采用锚喷防护。单层挂网喷射混凝土厚度不宜小于100 mm，且不应大于250 mm；根据边坡岩体类型确定面板厚度、钢筋间距、锚杆布置及参数。

3.2.3柔性防护工程

柔性防护工程主要特征构件有钢丝绳，以拦石网为主，适用各种坡面地质灾害的加固防护，有主动防护网和被动防护网两种基本形式。该措施对复杂地形具有良好的适应性,施工方便、工期短且便于维护，同时能够很好的与环境美化和保护结合。

(1) 主动防护网

主动防护网采用锚杆将钢丝绳网固定在边坡坡面上，利用支撑绳和缝合张拉或预应力锚杆对钢丝绳网进行预张拉而紧贴坡面，从而对整个边坡形成连续支撑，限制不稳定岩土体的变形，从而实现其主动防护的功能。

主动网构件配置标准化，积木式安装快捷方便易施工，主要涉及锚杆孔的钻凿和主动网的安装，挂网作业时需加强工人的安全防护措施。施工所占场地较小，对周边环境影响较小。常用于坡面风化剥落、崩塌、落石、溜坍或塌落等坡面地质灾害的加固防护，可以有效防治边坡病害对防护对象的威胁，经济性、安全性及耐久性较好。可以与TBS喷播等绿化措施结合，效果好。

(2) 被动防护网

被动防护网由钢柱和钢丝绳网、环形网、锚杆、上下拉锚绳底座及上下支撑绳等结合组成一个整体系统，设在边坡的合适位置从而拦截边坡上方崩塌落石，起到边坡被动防护的作用。

被动防护网构件生产工厂化，圬工量省，施工快速简便,所占场地较小，对周边环境影响较小，耐久性较好，可以有效阻止边坡小型崩塌、掉块对防护对象的威胁，安全性较好，但经济性一般，无法与绿化措施相结合。

3.2.4植物防护与绿化[3,6]

科学选择绿化植物种类是影响绿化效果成败的关键，不同的植物具有不同的适应性，植物种类选择应遵循以下原则：

① 适应当地气候条件及土壤条件(包括水分、pH值调和剂等)。

② 根系发达、分生能力强，生长迅速。

③ 抗逆性强、耐瘠薄。

④ 适应粗放管理，能产生适量种子。

⑤ 越年生或多年生，相对常绿期较长(255 d以上的)。

⑥ 采用混播技术，增加群体的生物多样性和稳定性。

(1) 客土喷播与绿化：适用于风化岩石、土壤较少的软质岩石、养分较少的土壤、硬质土壤，植物立地条件差的高大陡坡面和受侵蚀显著的坡面；当坡率陡于1∶1.00时，宜设置挂网或混凝土格构。

(2) 湿法喷播绿化：适用于土质边坡、土夹石边坡、严重风化岩石的坡率缓于1∶0.50的挖方和填方边坡防护。

(3) 铺草皮：适用于需要快速绿化的边坡，且坡率缓于1∶1.00的土质边坡和严重风化的软质岩石边坡；草皮应选择根系发达、茎矮叶茂耐旱草种，不宜采用喜水草种，严禁采用生长在泥沼地的草皮。

(4) 植树：宜用于坡率缓于1∶1.50的边坡；树种应选用能迅速生长且根深枝密的低矮灌木类。

3.3边坡支挡加固

支挡加固工程可分为支挡工程和锚固工程。主要支挡工程有：重力式挡土墙、悬臂式挡墙、扶壁式挡墙、加筋土挡墙、桩板式板墙及抗滑桩等；边坡锚固工程有：锚杆(索)挡墙、锚杆(索)墩垫(或十字面板类)等工程措施。主要的形式如下：

(1) 重力式挡土墙

重力式挡土墙是一种依靠自身重力而承受侧向岩土压力的支挡结构物，可以较好地防止填土或岩土体变形失稳。国内岩土工程中，重力式挡土墙被广泛采用。根据场地可提供圬工面积选择不同类型的挡土墙，比如直立式、衡重式、仰斜式、俯斜式、扶壁式以及悬臂式等类型。常规挡土墙墙身材料有片石混凝土、钢筋混凝土、毛石混凝土、浆砌块石或条石等。

重力式挡土墙施工工艺成熟，容易施工，但圬工量大，施工所占场地大，最好就近材料，对周边环境影响大。一般选用浆砌块石、条石砌筑，缺乏石料地区也可用混凝土，抗风化侵蚀和雨水冲刷能力较强，耐久性较好。当地基承载力低时，墙底可设置钢筋混凝土基座，能够减薄墙身及减小开挖量。

(2) 锚杆(索)挡墙

锚杆(索)挡墙由钢筋混土墙面和锚杆(索)组成，依靠锚固在稳定地层内的锚杆所提供的拉力维持挡土墙的平衡，多用于坡度较陡、有锚固条件的较完整岩石地段的支挡工程。可以有效消除边坡病害对防护对象的威胁，安全性好。

可分为板肋式、格构式及排桩式三种不同结构形式的锚杆挡墙。其中板肋式或格构式锚杆挡墙可用于施工期稳定性较好的边坡。排桩式锚杆挡墙支护用于位于滑坡区或切坡后可能引发滑坡的边坡；切坡后可能沿外倾软弱结构面滑动的边坡；高度较大、稳定性较差的土质边坡。

(3) 桩板式挡墙

桩板式挡墙由桩和挡土板组合而成，用于可能危及相邻建(构)筑物或影响周围环境安全的开挖边坡、填方边坡以及工程滑坡治理。

按其结构形式分为悬臂式桩板挡墙、锚拉式桩板挡墙。挡土板可以采用现浇板或预制板。

桩板式挡墙具有施工方便、外型构造美观、运营后维修和养护费用低等特点。

(4) 加筋土挡墙

加筋土挡墙是一种原位土体加筋技术，是由设置在坡体中的加筋杆件与其周围土体牢固黏结形成的复合体以及面层组成的支护结构，可以有效地增加土体稳定性。加筋土挡墙不同于重力式挡土墙，靠水平、相间、成层地布设在填料中的拉筋与填料间的摩擦力来稳定边坡填土。属于轻型支挡结构，一般用于支挡填土工程。

加筋土挡墙组成主要包括填料、拉筋、面板、拉筋和面板的连接件、基础等。加筋土挡墙需选取内摩擦角较高、对拉筋带的腐蚀性小且水稳定性好的填料；拉筋应具有耐腐蚀和耐久性好、施工方便、一定的柔性且抗拉能力强的特点。面板要有一定的强度和足够的刚度，又需要有足够的柔性。

加筋土挡墙具有以下特点[6]：①可以做成很高的垂直填土，从而减少占地面积，这对不利于填土放坡困难和土地稀缺的地区而言，有着巨大的经济效益。②施工简便。组成构件可以在工厂中根据设计预先制造，缩短工期和节省劳动力。③加筋土是柔性结构，能够适应地基较大的变形，对地基承载力要求低。④抗震性好。加筋土结构所独有的柔性能够较好地吸收地震的能量。⑤投资省。加筋土挡土墙的造价可比石砌重力式挡土墙和钢筋混凝土挡墙减少20%～60%以上。高度越大，节省资金越多。

(5) 抗滑桩

抗滑桩通过桩身将上部承受的滑坡推力传至下部稳定地层中，依靠稳定地层的锚固作用来承受滑坡推力，而使边坡保持平衡或稳定。在滑坡防治工程中较常用，主要适应于浅层和中厚层的滑坡，常与挡土板结合使用。

抗滑桩一般设置在滑坡前缘抗滑段滑体较薄处、滑动面平缓、锚固段地质条件较好的位置，减小作用在桩上的推力，布置方向上应与滑坡体的主滑方向垂直或接近垂直且成排布置，可以有效消除边坡病害对防护对象的威胁，安全性好。在滑体厚度和滑坡推力大的情况下结合锚杆(索)可以改善抗滑桩的受力状态和控制位移，减小桩的截面尺寸和埋深。

抗滑桩可选用木桩、钢管桩及钢筋混凝土桩等，通常采用钢筋混凝土浇筑而成，抗风化侵蚀和雨水冲刷能力强，耐久性好，桩位布置灵活，机械化程度高，施工技术要求高，造价相对较高；在山区材料运输困难，施工难度较大且施工所占场地大，对周边环境影响大。

(6) 锚杆(索)[3]

边坡锚固工程主要通过锚杆或锚索将受到的拉力传至稳定岩土层。

锚杆(索)一般由锚头、锚杆自由段和锚杆锚固段组成。根据锚固段锚固体受力的不同，主要分为拉力型、压力型、荷载拉力分散型与荷载压力分散型；根据有无施加预应力分为非预应力锚杆和预应力锚杆。

锚杆(索)的形式应根据锚固段岩土层的岩土层类型、工程特征、锚杆(索)承载力大小、锚杆(索)材料和长度、施工工艺等条件综合考虑。对边坡变形控制严格、施工期边坡稳定性很差、坡高较高的土质边坡和存在外倾软弱结构面的岩质边坡采用锚杆时宜采用预应力锚杆。

3.4边坡排水工程

排水是边坡工程治理中一项重要的措施，对于提高边坡的稳定性具有不可忽视的作用。在排水工程设计中，应在总体方案的基础上，结合工程地质、地下水和降雨条件及本地生态环境，制定合理的方案。可以分为地表排水工程和地下排水工程，二者宜统一考虑，并形成相辅相成的排水系统。

3.4.1 地表排水[3]

地表排水工程主要包括坡顶截水沟、坡脚排水沟、平台排水沟及坡面急流槽、跌水。地表排水的目的是排除坡面的地表水，减少地表水渗入坡体内。

各类排水设施设置的位置、数量和断面尺寸，应根据地形条件、降雨强度、历时、分区汇水面积、坡面径流量和坡体内渗出的水量等因素计算分析确定。各类排水沟顶应高出沟内设计水面200 mm以上。

(1) 排水沟

排水沟位于坡脚以及平台，用以汇集和排除边坡坡面上流下来的地表水，且可将截水沟、排水沟边坡附近低洼处汇集的水引向边坡范围以外。

(2) 跌水、急流槽

截(排)水沟出水口处的坡面坡度大于10%、水头高差大于1.0 m时，可设置跌水和急流槽将水流引出坡体或引入排水系统，达到水流的消能和减缓流速的目的。必须自截水沟向排水沟排水时，采用急流槽。

(3) 截水沟

截水沟宜结合地形布置，设置在距离边坡坡口或潜在滑塌区后缘不小于5 m；填方边坡上侧的截水沟距填方坡脚的距离不小于2 m，用以截排边坡上方流向坡面的地表水，保护边坡不受水流冲刷。截水沟的设置应适应所在地段的地形地势，避免过深的挖方，沟的纵坡段宜设计为自上游向下游逐渐增加陡度，以利迅速排水和避免淤积，但相邻坡段的坡度差不宜太大。为避免出现急流状态，沟的纵坡不宜陡于沟槽的临界底坡。

3.4.2地下排水

工程措施主要包括：渗沟、盲沟、排水孔及排水洞等。地下排水的目的是将埋藏在坡体内的地下水最大限度的排除，减小岩土体的含水量。地下排水工程措施的类型、位置及尺寸应根据工程地质和水文地质条件确定。

(1) 盲沟、渗沟

用于疏干潮湿的边坡和引排边坡上局部出露的上层滞水或泉水，并起支撑边坡的作用。

渗沟应当垂直嵌入边坡中，对较大范围的局部湿土，可用分岔形布置，而较小范围的局部湿土或泉水出露处，宜用条带形布置。当边坡表土普遍潮湿时，宜用拱形与条带形相结合的布置。

(2) 排水孔

主要有仰斜式排水孔和泄水孔。

仰斜式排水孔用于引排地层内的地下水或分散的局部凹地中聚积的地下水，或与立式渗井群配合使用以疏干潮湿的土体。单独使用的仰斜式排水孔，一般宜垂直于山坡走向或土体边坡走向。与立式渗井群配合使用的仰斜式排水孔，一般宜垂直于渗井群纵向布置的走向钻入，并尽可能多穿几个渗井。

泄水孔通过坡面打排水孔，以疏干坡体内的地下水。

(3) 排水洞

排水洞为人工开挖的隧洞，用于截排或引排埋藏较深的地下水，做到降低坡体内地下水。

其平面布置一般与边坡走向平行。排水洞应进入欲截引的主要含水层附近的稳定层内。滑坡区的排水洞，其顶部应设置在滑动面(或带)以下不小于0.5 m。排水洞的断面形状，可根据所在地层的性质和结构不同，采用直墙式或曲墙式。洞面净空从便于施工和检查维修以及节省开挖土石等方面考虑，不受地下水流量控制，较长的排水洞宜用较大的净空，较短的排水洞可用较小的净空。排水洞的位置宜根据当地的地质情况及便于迅速排水的条件选择。洞口挖方不宜太深，以避免因仰坡和两侧边坡过高而发生变形和病害，堵塞出水口。

(4) 井点降水

井点降水一般用于地下水位比较高的边坡中，降低地下水和固结土体，同时可以减少土体的侧向位移与竖向位移从而达到稳定边坡。

提供比较干的施工条件，使位于天然地下水位以下的边坡工程施工避免受地下水的影响，缩短工期和保证施工安全。

3.5边坡的综合加固防护

边坡的综合加固防护是将以上多种加固防护相结合的，可以较好地控制和避免边坡的问题，其治理效果会更佳，具有较为突出的作用特征和经济性优势。在实际工程中，边坡的综合加固防护越来越多地被工程技术人员应用。

3.6加固防护方法对比分析

以上介绍了输变电杆塔基础边坡的加固防护方法，不同方法的优缺点及适用范围对比见表1所示。

4结论

为提高输变电杆塔边坡工程治理设计水平、减少经济损失等，本文总结了输变电杆塔基础边坡常见的加固防护方法，并对不同方法的优缺点及适用范围进行评价，为今后的输变电杆塔边坡加固防护提供参考。

表1　输变电杆塔基础边坡的加固防护方法的优缺点及适用范围对比表

参考文献

[1]程永锋,邵晓岩,朱全军.我国输电线路基础工程现状及存在的问题[J].电力建设,2002,23(3):32-34.

[2]曾二贤，舒爱强，廖文炜.基于FLAC/Slope模拟分析输电线路塔位边坡的开挖稳定性[J].电网与清洁能源,2011,27(4):14-18.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.建筑边坡工程技术规范(GB50330-2013)[S].2013．

[4]中华人民共和国国家发展和改革委员会.水电水利工程边坡设计规范(DL/T-5353-2006)[S].2006.

[5]中华人民共和国交通运输部.公路路基设计规范(JTGD30-2015)[S].2015.

[6]郑颖人,陈祖煜,等.边坡与滑坡工程治理(第2版)[M].北京:人民交通出版社,2010.

E-mail：410013473@qq.com

REINFORCEMENT PROTECTION METHODS FOR TRANSMISSION TOWER FOUNDATION SLOPE ANALYSIS

PAN Ming-bo1，DONG Li-jin2， WANG Xin-guo1，QIU Chang-wei1，PENG Jiao1

(1.Ninghai Power Supply Bureau，NingHai ZheJiang315600,China；2.ZheJiang Engineering Prospecting Institute，NingBo ZheJiang315012,China)

Abstract:Transmission tower foundation often relate to Artificial excavation slopes in the process of construction,and have their industry characteristics, they will cause different levels of impact in case of disasters, such as increasing the project cost, extending the construction time, and even endangering the people’s life and property security. This article summarizes the reinforcement protection methods of transmission tower foundation slope, including slope ratio method, slope protection and greening, supporting and retaining reinforcement, drainage engineering and so on, evaluates the advantages,disadvantages and scope of different methods finally, to provide the reference for the slope reinforcement protection in the future.

Key words：transmission tower foundation; slop; reinforcement protection

作者简介：潘明波(1979-)，男，江西丰城人，大学本科,在职研究生，宁海县供电公司，主要从事线路设计工作。

中图分类号：P642;TU457

文献标识码：A

收稿日期：2015-12-10改回日期：2016-01-23

文章编号：1006-4362(2016)01-0098-06