220 kV清水郎山升压站边坡稳定性分析与治理措施

洪 业 冰

(中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司，云南 昆明　650051)



220 kV清水郎山升压站边坡稳定性分析与治理措施

洪 业 冰

(中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司，云南 昆明650051)

介绍了清水郎山风电场边坡工程的水文地质条件，采用简化Bishop法，分析了该边坡的稳定性，并提出了抗滑桩治理方案，经实践表明，该方案取得了最佳的治理效果。

边坡，简化Bishop法，抗滑桩，稳定性

1　概况

1.1工程概况

边坡工程位于清水郎山风电场升压站西侧，高程在3 262 m～3 291 m之间，升压站场地内原始地形坡度约10°，西侧边坡原始地形坡度约20°。升压站于2013年7月开始场平施工，开挖后形成长约120 m，高约4 m的陡坎。2013年9月，西南侧边坡上方地表出现长约40 m，宽约0.1 m的弧形裂缝，2013年10月初开始对边坡坡脚做混凝土挡墙支护，挡墙修筑从边坡的两端向中部靠拢。2013年11月底边坡发生滑塌(滑塌范围长约45 m，宽约75 m)，导致北侧靠近中部的挡墙发生位移或倾斜，南侧挡墙微倾

或开裂,此时，中部挡墙尚未修筑。勘测设计时松散滑塌体大部分已清除，见图1。

1.2地层结构特征

滑区勘查和取样调查分析结果表明，边坡地基岩土由杂填土、第四系残坡积(Qsl+el)粘土、含角砾(碎石)粘土、含粘土碎石和白垩系(K)泥岩、砂岩构成。现由上到下分别叙述如下：

①层主要由人工堆填的杂填土组成。浅黄色、灰黄色，主要由砂岩碎石组成，松散～稍密，含量25%～50%不等，粒径2 mm～140 mm，碎石呈强风化，锤击易碎。由可塑性粘土充填，含量25%～50%不等，少数钻孔见建筑垃圾。

②层主要由残坡积成因的粘土、含角砾(碎石)粘土、含粘土碎石组成。粘土②-1：浅黄色、棕红色，湿，可塑状态，局部呈软塑状态，切面光滑，干强度中等，土质不均匀，混约5%～20%不等的砂岩角砾或碎石，偶见块石；含角砾(碎石)粘土②-2：浅黄色、棕红色，粘土，湿，可塑状态，切面光滑，干强度中等，角砾(碎石)为灰绿色砂岩，呈强风化状，锤击易碎；含粘土碎石②-3：浅黄、棕红色，碎石成分为强风化砂岩，一般粒径为2 mm～150 mm，呈棱角状，级配一般，稍密，砂岩碎石锤击易碎。

泥岩③-1：紫红色，矿物成分主要为粘土矿物，泥质结构，薄～中厚层状构造，强风化为主，局部全风化，呈碎石状、泥柱状，包裹少量灰绿色砂岩和绿泥石碎石，用镐可挖，锤击易碎，极破碎。岩石坚硬程度等级为软岩，岩体基本质量等级为V级。

砂岩③-2：灰白、青灰色，粗颗粒为强风化砂岩，薄层状构造，强风化，呈粉砂状。岩层走向N5°W，倾向SW，倾角20°～25°。

1.3水文条件

场地内含水层较为单一，地下水类型主要为孔隙水，主要赋存于第四系松散残坡积中，常有泉水分布，一般流量较小，主要来自地表水的补给，排泄点为升压站东侧冲沟。场地内部分钻孔见地下水水位，钻孔水位埋藏深度在0.52 m～7.8 m不等。

1.4地震效应

云南属于板缘、板内地震混合型地区。地震活动频繁、震级大，对边坡稳定性有较大影响。工程位于云南大理，地处云南省西部，场地地震动峰值加速度为0.20g，相应的地震基本烈度为8度，设计地震分组为第二组。

2　滑坡稳定性分析与评价

2.1滑坡形成原因分析

升压站场地平整时在坡脚开挖出高3.0 m～5.0 m，长约120 m的陡坎，使得坡脚处形成临空面、改变原来边坡的力学平衡致使坡脚处应力集中，为边坡的滑塌提供了空间与力学条件。

边坡开挖后，坡面地形、植被均遭到不同程度破坏，同时坡面上方未及时做截、排水措施，坡面也未做防雨、排水措施，增加了雨水下渗量。

边坡开挖后坡面上堆载了施工建筑材料，加大了土体的重量；重型机械在坡面上行走，对土体的结构有破坏作用，增大了边坡发生滑塌的可能。

边坡开挖后(未及时支护)经历了雨季，大量雨水的下渗增加了边坡岩土体的自重，同时降低了岩土体的强度指标，最终边坡失稳，产生滑塌。

2.2滑坡结构

滑坡规模为浅表覆盖层(第四系松散崩积物)滑坡,滑动形式为牵引式。滑坡体规模为长72 m，宽39 m，滑坡后缘明显，滑坡体上分布弧形裂缝。该滑坡属于典型的坡脚被开挖，抗滑力降低，边坡失稳。

2.3岩土参数

现场采用动探、标贯等原位试验，同时取原状土样做室内试验。由于边坡地形复杂，等级较高，为一级边坡，为了保证工程的安全可靠，需要得到准确的岩土设计参数，即土层的粘聚力C标准值与内摩擦角φ标准值，因此采用现场大型原位剪切试验，该试验原理与滑坡剪切滑动原理相似，能真实反映土层参数，勘察时在滑坡体外沿完好边坡土体共布置6个大型原位剪切试验点，采用逐步下挖，每遇一个土层做3组天然剪切和3组浸水剪切试验，试验结果见表1。

表1　岩土层主要物理力学指标及承载力特征值一览表

为了分析各状态稳定性采用岩土理正软件简化Bishop法建立相关模型，分析边坡的自然状态、饱和状态、人工边坡自然与饱和状态4种状态下的稳定性，结果见表2。

表2　边坡稳定性计算结果

2.4滑动面强度指标反演

在坡脚未卸掉的情况下，滑坡处于稳定临界状态，以圆弧滑动法近似模拟实际滑动面反演计算得到折减后的边坡滑动面参数，设其饱和状态综合土层稳定系数K=0.95，反求的C，φ值见表3。

表3　综合滑动面饱和状态物理力学参数

3　滑坡工程治理

3.1治理方案

斜坡地形起伏不平，将凸起处卸载反填到凹处，将表面修整成连续渐变的斜坡。滑坡为浅层滑动，剪切面受开挖坡脚点控制，治理方案采用抗滑桩支护，采用挂网喷浆防护斜坡，坡面设置泄水孔，同时在坡顶和坡脚设置截、排水沟。

抗滑桩剖面图见图2。

3.2抗滑桩设置

本工程治理方案选用抗滑桩支护，支护位置为开挖边坡形成的陡坎处，抗滑桩采用单排支护，间距为6.0 m，选用矩形桩，支护面长为1 500 mm，抗弯面宽为1 250 mm。坡面采用挂网喷混凝土，应先设置直径为20 mm，L=2 000 mm，外露150 mm，上仰10°，间距5 m×5 m梅花形布置的砂浆锚杆，钢筋网片同该锚杆可靠连接。为了加强抗滑桩之间的联系，在抗滑桩顶部设置冠梁，断面尺寸定为0.8 m×0.8 m，冠梁以下抗滑桩高出地面部分采用预制钢筋混凝土槽形板挡土，从下到上槽形板肋高分别为300 mm，300 mm，250 mm。

3.3排水工程

边坡治理中，以“治坡先治水”的原则，采用地下排水工程、地表排水系统。地下排水措施为泄水孔排水，6 m直径76 mm深排水孔，内置盲沟管，外包土工布，间距5 m，梅花形布置，渗水较丰富处加密布置，墙背后500 mm厚范围做反滤层；地表排水系统包括滑体外缘截水沟和抗滑桩挡墙上侧排水沟等。

4　结语

本工程边坡经过人工开挖形成陡坎，使得边坡抗滑力降低，边坡失稳，经过使用简化Bishop法分析各种不利状态下边坡稳定性后，综合分析选用抗滑桩治理措施，该治理方法经过竣工验收合格以及长时间正常使用，验证了治理方案较优。

[1]云南省电力设计院.220 kV清水郎山升电站边坡工程勘察及设计[R].

[2]常士骠，张苏民.工程地质手册[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社,2007.

[3]张鲁渝，郑颖人.简化Bishop法的扩展及其应用[A].中国土木工程协会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集[C].北京：中国建筑工业出版社,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

洪业冰(1973- )，男，高级工程师，国家注册岩土工程师

P642.22

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