某送電線路工程塔基滑坡形成機(jī)制及其治理

羅常青

(湖南省電力勘測設(shè)計院，湖南 長沙 410007)

1 概述

送電線路工程由于跨越距離較長，其間地形地貌變化較多，工程地質(zhì)條件復(fù)雜多變，大量塔基往往定位于山坡上。山坡的穩(wěn)定直接影響塔基的穩(wěn)定和送電線路的正常運行，滑坡是線路工程建設(shè)中常見的工程地質(zhì)問題?；碌难芯亢椭卫硪彩堑刭|(zhì)工作者研究的重點。本文通過對某大型送電線路工程塔基邊坡失穩(wěn)的機(jī)理進(jìn)行了分析，并通過優(yōu)化對比，比選出較經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的治理方案，為其他滑坡治理特別是線路工程中的滑坡問題處治提供參考。

2 工程與滑坡概況

2.1 工程概況

該塔基位于某近東西走向山坡的南坡上，塔高72.0m，采用大板式獨立直柱基礎(chǔ)，塔基采用高低腿形式，四個塔腿基礎(chǔ)平面上成近似正方形，塔基施工采用大開挖，最大開挖深度為14.7m。該塔位為轉(zhuǎn)角塔，線路前進(jìn)方向在該塔基處偏轉(zhuǎn)15°。塔基的B、C、D腿澆注完畢，此時后緣山體出現(xiàn)裂縫，前緣部分土體滑塌并堆積在A腿位置。如圖1所示。Ⅰ-Ⅰ’為沿滑坡體主滑方向的實測剖面。

圖1 塔基與滑坡范圍平面位置圖

2.2 地質(zhì)環(huán)境條件概述

⑴ 地形地貌

塔基所在地區(qū)主要為低山地貌，高程在765.0m～1000.0m不等，地形起伏較大。塔基所在山坡下部較緩，為30°左右，上部山體較陡，為45°～52°，山坡下部主要分布梯田，以水稻種植為主。該地區(qū)植被較發(fā)育，主要為灌木。

⑵ 地層巖性

據(jù)塔基基坑開挖揭露，下部為厚層-中厚層的紅褐色、灰紅色粉砂巖，中風(fēng)化，局部見灰色頁巖、泥頁巖；上部為第四系殘坡積層黃色硬塑粉質(zhì)粘土，厚度4.0m～13.4m不等。

粉砂巖節(jié)理裂隙發(fā)育，為塊狀結(jié)構(gòu)，主要發(fā)育走向為NNE、NEE、NNW的三組節(jié)理，山坡傾向141°，其中NNE走向的該組節(jié)理，與山坡同傾向，且傾角較緩，屬典型的順傾緩傾結(jié)構(gòu)面。節(jié)理發(fā)育的走向分布見圖2。

圖2 節(jié)理走向玫瑰圖

⑶ 水文地質(zhì)

地下水類型主要為孔隙潛水和基巖裂隙水，主要補給來源為大氣降水?？紫稘撍饕x存于第四系殘坡積粘性土及碎石土層中，該層透水性較好，水量小，主要接受大氣補給，以滲流形式向沖溝中排泄?；鶐r裂隙水主要賦存與砂巖裂隙中，砂巖裂隙發(fā)育，巖石透水性較好，且與上部孔隙潛水連通。

2.3 滑坡特征

滑坡體主要為粉質(zhì)粘土層，同時夾碎石及滾石。從平面圖上看，滑坡體為近似馬蹄形，周界明顯，滑坡體主滑方向為NNW，后緣為NEE走向，沿主滑方向，滑坡體右側(cè)為NNE走向，左側(cè)為NW走向，滑坡體后緣高程為796.06m，前緣高程為765.48m，相對高差近33.5m。滑坡體軸向長約46.95m，橫向?qū)捈s60.7m，分布面積約1948m2，滑體厚4.0～17.0m不等，總滑體方量約17000m3。滑坡后緣裂縫貫通性較好，裂縫寬度0.1m～0.5m，后緣塌落最大豎直距離達(dá)1.18m?；麦w概況見圖3。

圖3 滑坡現(xiàn)場

滑坡后緣弧頂處豎直塌落位移發(fā)展見圖4，圖4中“19.25”代表的是19號上午所測數(shù)據(jù)，“20.75”代表20號下午所測數(shù)據(jù)，由圖4可以看出，滑坡裂縫在不斷發(fā)展，滑坡體在不斷滑動，從最初的豎直位移為17.0cm，到29號上午，裂縫最大豎直位移達(dá)到118.0cm。

3 滑坡成因分析

3.1 引起滑坡的主要原因

引起山坡滑動的主要原因有三點，分別簡述如下。

圖4 滑坡后緣裂縫豎直位移發(fā)展圖

⑴ 地質(zhì)因素：邊坡體上部粉質(zhì)粘土厚度較大，特別是與基巖接觸帶上為碎石土，極易透水，其下伏基巖面較平緩且與邊坡傾向一致，下部為中風(fēng)化粉砂巖，屬較硬巖，相應(yīng)起隔水作用，因此在巖-土界面上較易形成滑動面，致使山坡在雨水大量滲入時產(chǎn)生滑動。

⑵ 塔基基坑開挖：塔基基礎(chǔ)采用大開挖形式，施工時垂直開挖未按設(shè)計要求放坡，導(dǎo)致山坡坡腳被掏空，形成大面積陡立的臨空面，改變了山坡的自然條件下的地質(zhì)應(yīng)力，造成應(yīng)力重新調(diào)整，坡腳處應(yīng)力集中，原來自然山坡力學(xué)平衡被破壞，從而使山坡逐漸失穩(wěn)。

⑶ 氣候因素：施工期間為春季，降雨豐富，塔基基坑開挖至-8.0m左右時，連日降雨，使得山坡土體處于近飽和狀態(tài)，巖土體被軟化，粘聚力降低，加上雨水下滲，加劇了山坡滑動的產(chǎn)生。

3.2 穩(wěn)定性分析

塔基施工基坑開挖，對原始山坡地形的改變?nèi)鐖D5所示。圖5為沿滑坡主滑方向?qū)崪y的工程地質(zhì)剖面。

圖5 實測工程地質(zhì)剖面Ⅰ-Ⅰ’

參考線路巖土工程勘測報告、相關(guān)規(guī)范以及經(jīng)驗參數(shù)，并采用反演方法對滑坡體參數(shù)進(jìn)行分析，穩(wěn)定性計算時選取的巖土體參數(shù)見表1。

表1 巖土層計算參數(shù)試驗指標(biāo)

土坡滑動一般采用圓弧滑動法計算，結(jié)合本滑坡的實際情況，擬采用fellenius法和折線滑動法分別對原始山坡以及開挖后形成的山坡進(jìn)行穩(wěn)定性計算，結(jié)算結(jié)果見表2。

表2 原始邊坡與人工邊坡計算結(jié)果對比

由表2可以看出，對于折線滑動和圓弧滑動，原始自然山坡的穩(wěn)定性系數(shù)都大于1.45，處于穩(wěn)定狀態(tài)；而塔基基坑開挖后形成的人工邊坡，安全系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于1.0，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

4 滑坡治理方案優(yōu)化選擇

4.1 應(yīng)急措施

為了延緩滑坡體的發(fā)展，保護(hù)已經(jīng)施工完畢的B、C、D腿基礎(chǔ)，采取以下應(yīng)急措施：

⑴ 迅速將塔基基坑開挖搬運走的土體回填，在坡腳處形成反壓堆積體，阻止滑坡體繼續(xù)滑動；

⑵ 考慮到滑坡體平面尺寸不大，將滑坡體表面植被清理，并用防滲的彩條布將滑坡體蓋住，防止大氣降水滲入坡體；

⑶ 在滑坡體后緣一定距離處設(shè)置截水溝，并用水泥砂漿抹面防滲，避免上部山體徑流雨水流向滑坡體。

4.2 滑坡治理方案

現(xiàn)場調(diào)查顯示，塔基附近不是沖溝就是陡坡，塔基左前方雖然有水田分布形成的稍平整場地，但是如果塔基移位到此處，將使已設(shè)計線路產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)角，而且將使已施工完畢的下一級塔基作廢，因此，無論從地質(zhì)環(huán)境條件還是從經(jīng)濟(jì)角度考慮,都不推薦移位。

⑴ 坡率法自穩(wěn)方案

通過計算，如果只考慮削方放坡，當(dāng)坡度達(dá)到32°時，山坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.3491，滿足要求。

⑵ 擋墻+錨噴方案

在塔基內(nèi)側(cè)一定距離砌一道3.0m高的重力式擋墻，墻頂設(shè)置11.0m高的第一級臺階邊坡，坡率為1∶1.25，馬道寬3.0m，第二級臺階邊坡高4.6m，頂部與原始地形線相交，坡率1∶1.25，擋墻與坡形方案布置見圖6。

圖6 擋墻+錨噴坡形方案

本方案穩(wěn)定性計算結(jié)果見表3，擬采用全場粘結(jié)型普通砂漿錨桿，打入基巖面，并掛網(wǎng)噴混，形成綜合支護(hù)方案，第一級臺階邊坡設(shè)置5排錨桿，第二級臺階邊坡設(shè)置7排錨桿。

⑶ 回填+錨噴方案

回填+錨噴支護(hù)方案坡形布置見圖7。

塔基基坑按1∶1.5的坡率回填到一定高度，形成較穩(wěn)定的反壓層，設(shè)置寬馬道以降低坡底處應(yīng)力集中，第二級臺階邊坡坡率1∶25。

本方案穩(wěn)定性計算結(jié)果如表4所示，由計算結(jié)果可見，第一級臺階坡率較緩，其穩(wěn)定性系數(shù)達(dá)到1.15，基本能達(dá)到自穩(wěn)，起到反壓作用。本方案擬采用全場粘結(jié)型普通砂漿錨桿，打入基巖面，并掛網(wǎng)噴混，形成綜合支護(hù)方案，第一級臺階邊坡設(shè)置5排錨桿，第二級臺階邊坡設(shè)置9排錨桿。

圖7 回填+錨噴坡形方案

表4 回填+錨噴方案計算結(jié)果

4.3 支護(hù)方案優(yōu)化選擇

三個方案的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)參數(shù)對比如表5所示。由表可見，坡率法自穩(wěn)方案削除土方量大，無處堆放，且征地面積較大；擋墻+錨噴方案相比坡率法造價要低，但是擋墻需要的塊石材料來源無法保證，施工操作性較低；回填+錨噴方案形成反壓層，在經(jīng)濟(jì)上較實惠，在施工操作上也較易實現(xiàn)，為推薦方案。

表5 比選方案主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對比

5 滑坡治理方案

對比分析表明，回填+錨噴方案為較優(yōu)選擇。第一級臺階邊坡設(shè)5排錨桿，豎直間距2.0m，水平間距2.0m，錨桿設(shè)置一根直徑22mm的Ⅲ級螺紋鋼筋；第二級臺階邊坡設(shè)9排錨桿，錨桿設(shè)置一根直徑32的Ⅲ級螺紋鋼筋。錨桿之間用直徑14mm的螺紋鋼筋加強(qiáng)聯(lián)結(jié)。在離坡面垂直距離50mm處設(shè)置φ6.5@250mm×250mm的鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土厚度為150mm?；靥?錨噴支護(hù)方案錨桿布置如圖8所示。

圖8 回填+錨噴方案錨桿布置圖

6 結(jié)論

⑴ 導(dǎo)致滑坡的原因主要為：未按設(shè)計要求放坡開挖而掏空坡腳、山坡存在順傾緩傾的巖-土界面以及持續(xù)降雨；

⑵ 本滑坡為沿巖-土界面滑動的淺層滑坡；

⑶ 滑坡處治方案的選擇，既要考慮經(jīng)濟(jì)合理性，又要考慮施工操作的可行性，本次滑坡采用回填+錨噴處治方案較為合適；

⑷ 送電線路工程中遭遇的滑坡，影響單個塔基的穩(wěn)定性將進(jìn)一步影響整個線路的正常運行，本滑坡處治方案可為其他送電線路工程中遭遇的滑坡問題提供參考。

[1]焦玉勇，等.三維離散單元法及其在滑坡分析中的應(yīng)用[J].巖土工程學(xué)報，2000，22(1).

[2]李颯，閆澍旺，孫萬和.高樁碼頭岸坡的滑坡與分析[J].巖土工程學(xué)報，1999，21(3).

[3]應(yīng)宏偉，潘秋元.某大型填土工程滑坡機(jī)理分析與治理[J].巖土工程學(xué)報，2002，24(2).