延安吴起330kV输变电工程挖填场地边坡治理方案设计探讨

2020-04-20李建国侯龙君

世界有色金属 2020年3期

李建国，侯龙君

（西北有色工程有限责任公司，陕西西安 710054）

延安吴起330kV输变电工程位于延安市吴起县洛源街道办枣树湾社区白石咀组，总占地面积29830m2，建设内容主要3个变电装置、一栋110千伏继电器室、一栋站用配电室，一栋两层主控通讯楼、消防水池、水泵房及道路等建设工程[1]。该场地为半挖半填场地，场地南侧因整平开挖形成最高超过20m的土质边坡，场地南侧因回填形成高约10m的填方边坡。本文是依据勘查报告和有关规范，在查明了边坡工程地质条件、岩土结构的基础上，对边坡的变形破坏方式及成因进行分析，评价和预测了边坡现状的稳定性及发展趋势，最终完成方案设计。

1 边坡概述

（1）边坡体形态特征。延安吴起330kV输变电工程场地位于延安市吴起县洛源街道办枣树湾社区白石咀组，地处头道川右岸，行政区划隶属吴起县洛源街道办管辖，变电站场地北侧紧邻吴定路。勘查区东侧为两侧梁峁之间形成的沟谷，沟谷长度约720m，宽度60m～130m，两侧黄土梁峁斜坡总体为上部坡度较陡，接近沟底较为平缓，斜坡总体坡度20°～40°，坡面冲沟较为发育，沟内植被覆盖一般。勘查区北侧为头道川河谷，沟谷内地形平缓，现状河道宽30m～50m[2]。根据已有区域资料和本次调查结果，勘查区及周边发育的地层岩性按时代由老到新可分为：①全新统耕植土；②第四系全新统冲积层；③第四系上更新统风积黄土；④白垩系砂岩。依据野外工程地质调查及勘探工作综合确定，吴起330kV输变电工程场地边坡整体为一土质边坡，场地内共存在3段边坡，其中场地南侧边坡（B1）与西侧边坡（B2）为场地开挖形成的边坡，北侧边坡（B3）为填方边坡。（见图1）。

通过定性分析及定量计算可知，该场地内西侧边坡B2典型剖面的稳定性在天然状态下为稳定状态；在饱和状态下为不稳定状态；南侧边坡B1西部典型剖面的稳定性在天然状态下为基本稳定状态；在饱和状态下为不稳定状态；南侧边坡B1东部典型剖面的稳定性系数在天然状态下为稳定状态；在饱和状态下为基本稳定状态；北侧B3边坡2处典型剖面的稳定性在天然状态下为欠稳定、基本稳定状态；在饱和状态下为不稳定状态。因此在强降雨条件下，极易引起上部土体的失稳下滑，造成地质灾害的发生，威胁建设工程及附近居民的人身和财产安全。因此，急需对该边坡进行工程治理。

图1 场地边坡分布

（2）边坡岩土特征。根据钻探、井探、工程地质测绘及现场调查结果，该勘查区及周边发育的地层岩性按时代由老到新可分为：①全新统耕植土；②第四系全新统冲积层；③第四系上更新统风积黄土；④白垩系砂岩。按时代由老到新将各层的特征表述如下：全新统耕植土、填土（Q4pd、Q4ml），耕植土呈黄褐色，稍湿，土质不均，含大量植物根系，0.5m厚度范围内为冻土层。层厚0.7m～0.8m，仅在斜坡上零星出露。人工填土呈灰黄色，稍湿，土质不均，土质松散，主要分布在场地建设场地表层，靠近河道部分厚度较深2m～6m。全新统冲洪积层（Q4al、Q4al+pl），该层主要分布于变电场场地、头道川河阶地范围内，由灰黄色黄土状土、粉土、粉砂及杂色圆砾组成，土质不均，可见铁锰质矿物，分选及磨圆度较好；圆砾母岩成分主要以石英、长石为主，大小不均匀，局部夹有薄层粉土，空隙由砂土充填。第四系上更新统风积层黄土（Q3eol），该层广泛分布于勘查区北侧斜坡地带，沿梁峁斜坡两侧出露，呈黄褐色，稍湿，中密土质均一，结构致密，孔隙发育，含钙质结核，偶见蜗牛壳碎片。层厚5.7m～38.0m，本次勘查钻孔均穿透该层。白垩系砂岩（K），红色，强风化状态，以石英、长石为主，含有云母等暗色矿物质，岩芯呈短柱状或碎块状，岩体破碎，裂隙发育，局部含泥质夹层。该层在场地内绝大部分钻孔中有揭露，本次工作未揭穿，揭露最大厚度2.5m。

（3）边坡危害程度。根据现场调查以及相关资料，场地南侧B1边坡目前直接威胁到电站场地，以及后期规划建设的主变装置、消防水池及水泵房等构建筑物，场地西侧B2边坡直接威胁底部电容器及坡顶住户的生命及财产安全，场地北侧B3边坡为填方区域，如若发生滑塌直接威胁主控通讯室、水泵房、电容器等设备及建筑物，还会阻塞河道威胁上下游居民的生命财产安全。因此，该对于边坡的治理是非常必要的。

2 边坡治理工程施工图设计依据

（1）设计基本参数。吴起县抗震设防烈度为6°，设计基本加速度值为0.05g，抗震设防分组为第三组，设计不考虑地震力作用。在室内常规试验结果的基础上，参考有关规范及相关资料，结合现状综合确定的各层岩土的计算参数，给出参数建议值，如表1所示。

表1 计算参数取值

（2）设计标准。工程等级Ⅱ级，按照两种工况进行计算，分别为：工况Ⅰ，天然工况，该工程状态下，边坡安全系数取1.25；工况Ⅱ，天然工况+暴雨工况，该工程状态下，边坡安全系数取1.1。不计地震荷载和动载。

3 治理工程方案布置位置、内容及方案比选

（1）方案一：抗滑桩+挡墙+截排水+削方+坡面防护。场地北侧B3边坡：在坡脚原挡墙内侧设置一排抗滑桩，桩间设桩板墙，抗滑桩长13m，桩截面尺寸1.2m×1.5m，桩间距5m，悬臂式，悬臂7m。桩身采用C30砼浇注，设计抗滑桩总根数59根。场地南侧B1边坡：其中场地南侧东部边坡天然状态下为稳定状态，且施工过程中未对该边坡进行削坡，本次不对其进行工程防护。在场地南侧西部边坡前缘设置一级挡墙，挡墙高8m，墙顶宽1.2m，浆砌石砌筑，对墙后坡面进行削方，分两级，每级坡高8m，坡比1：0.5，采用锚杆框架梁进行防护，设置两个平台，平台宽3m，在坡面设置截排水设施。场地西侧B2边坡：在边坡坡脚处设置一道挡墙，挡墙高9m，墙顶宽1.3m，浆砌石砌筑。

（2）方案二：挡墙+截排水+削方+坡面防护。场地北侧B3边坡：在坡脚原挡墙顶部设置一平台，平台宽5m，并进行削方放坡，坡比1：0.75，对坡面采用锚杆框架梁进行防护。场地南侧B1边坡：其中场地南侧东部边坡天然状态下为稳定状态，且施工过程中未对该边坡进行削坡，本次不对其进行工程防护。在场地南侧西部边坡前缘设置一级挡墙，挡墙高8m，墙顶宽1.2m，浆砌石砌筑，对墙后坡面进行削方，分两级，每级坡高8m，坡比1：0.75，采用拱形骨架进行防护，设置两个平台，平台宽4m，在坡面设置截排水设施。场地西侧B2边坡：治理方案与“方案一”相同。

（3）方案比选。“方案一”工程造价1100万元，优点是治理工程的稳定性及耐久性好，安全度高，特别是对大型滑坡边坡治理效果好，占地少，确定是施工周期较长。“方案二”工程造价950万元，造价较低，施工工艺简单，但是环境破坏大，占地多。

4 治理方案分项工程设计

（1）抗滑桩设计。布置在场地北侧原挡墙内侧，基本与坡向相垂直。抗滑桩，桩型为方桩，共59根，桩长13m，桩截面为1.2m×1.5m，桩中心距5.0m，为悬臂式，悬臂7.0m。桩身砼C30，钢筋：桩身主筋采用32HRB400级螺纹钢筋，箍筋采用14HRB335级螺纹钢筋。护壁采用C20混凝土浇筑。

（2）桩间混凝土板墙。在抗滑桩间设置C25混凝土板墙，墙高7.0m，墙面垂直，墙厚0.3m，墙体内布置12@200的双层钢筋网，墙后设置不小于0.3m的砂砾滤层。

（3）削坡、坡面防护工程。对南侧边坡西部坡面进行削坡，削坡坡比1：0.5，共分两级，每级坡高8m，预留两级平台，平台宽3.0m，分别为1312.5m平台、1320.5m平台。对斜坡采用锚杆框架梁进行防护，框架梁之间采用植生袋进行填充并进行绿化，锚杆长20m、25m，锚固段长10m。

（4）挡墙设计。在场地西侧设置一排挡墙，挡墙长57m，高9.0m，浆砌石砌筑，墙顶厚1.3m；场地南侧西部设置一排挡墙，挡墙长150m，高8.0m，浆砌石砌筑，墙顶厚1.2m；两处挡墙墙胸斜率均为1：0.2，墙背斜率1：0.1，墙后设置反滤层，底部设隔水层，挡墙每8m～10m设置一道沉降缝，缝宽2cm填充沥青木板，墙身设排水孔，采用110PVC管，最底部一排排水孔较地面高0.3m，每排间距1.5m，相邻孔间距3.0mm。