山西某電廠邊坡穩(wěn)定性分析及工程設(shè)計(jì)

王 宇 ，趙付朝（山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030001）

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山西某電廠邊坡穩(wěn)定性分析及工程設(shè)計(jì)

王 宇 ，趙付朝
（山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030001）

摘要：隨著工程建設(shè)的發(fā)展，越來(lái)越多的電廠、變電站、升壓站等工程深入到遠(yuǎn)離城市的地區(qū)。這些地區(qū)地勢(shì)起伏大、地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜、空間比較局促，在這些地方進(jìn)行電廠、變電站建設(shè)，選址困難，不可避免的產(chǎn)生深挖高填的現(xiàn)象，引發(fā)了許多邊坡問(wèn)題。文章以實(shí)際工作中遇到的山西某電廠邊坡為例，對(duì)邊坡工程勘察、邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、邊坡工程設(shè)計(jì)三個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述，為日后工作中遇到的邊坡問(wèn)題提供參考。

關(guān)鍵詞：邊坡；勘察；穩(wěn)定性分析；邊坡工程設(shè)計(jì)。

隨著城市發(fā)展，電網(wǎng)工程覆蓋面增大，新能源工程多元化，城市周邊對(duì)環(huán)境的要求提高，越來(lái)越多的電廠、變電站、升壓站等工程深入到遠(yuǎn)離城市的地區(qū)。這些地區(qū)地勢(shì)起伏大、地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜、空間比較局促，在這些地方進(jìn)行電廠、變電站建設(shè)，選址困難，不可避免的產(chǎn)生深挖高填的現(xiàn)象，引發(fā)了許多的邊坡問(wèn)題，需進(jìn)行邊坡防護(hù)與處理。文章以實(shí)際工作中遇到的山西某電廠邊坡為依托，對(duì)邊坡工程勘察、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、邊坡工程設(shè)計(jì)三個(gè)工作環(huán)節(jié)進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。為日后工作中遇到的邊坡問(wèn)題提供參考。

1 工程概況

山西某電廠，廠區(qū)北側(cè)有一公路自東向西通往工業(yè)園區(qū)辦公樓，坡腳處標(biāo)高自東向西約為1261 m～1276 m，電廠主廠房設(shè)計(jì)標(biāo)高為1269.8 m，間冷塔地段設(shè)計(jì)標(biāo)高為1264.5 m。按設(shè)計(jì)標(biāo)高場(chǎng)平后，主廠房北側(cè)路基外側(cè)邊坡將產(chǎn)生4～7 m的臨空面，影響邊坡穩(wěn)定性，因此需進(jìn)行邊坡工程設(shè)計(jì)。廠區(qū)與邊坡平面關(guān)系見(jiàn)圖1。

圖1 廠區(qū)與邊坡平面關(guān)系

根據(jù)高差大小以及邊坡特性，本次邊坡設(shè)計(jì)主要分三段考慮。第一段為主廠房北側(cè)邊坡，代表斷面為1-1斷面～8-8斷面，該段高差較大，其中4-4斷面地段，受廠區(qū)紅線和道路路肩控制，空間局促；第二段為間冷塔東側(cè)邊坡，代表斷面為9-9斷面～10-10斷面，該段高差較?。坏谌螢榈缆愤M(jìn)廠段西側(cè)，代表斷面11-11斷面，該段邊坡為填方邊坡。

2 邊坡工程勘察

邊坡工程勘察包括以下內(nèi)容：

（1）場(chǎng)地地形和場(chǎng)地所在的地貌單元。

（2）巖土?xí)r代、成因、類(lèi)型、性狀、覆蓋層厚度、基巖面形態(tài)和坡度、巖石風(fēng)化和完整程度。

（3）巖、土體的物理力學(xué)性能。

（4）主要結(jié)構(gòu)面特別是軟弱結(jié)構(gòu)面的類(lèi)型、產(chǎn)狀、發(fā)育程度、延伸程度、結(jié)合程度、充填狀態(tài)、充水狀況、組合關(guān)系、力學(xué)屬性和臨空面的關(guān)系。

（5）地下水水位、水量、類(lèi)型、主要含水層分布情況、補(bǔ)給及動(dòng)態(tài)變化情況。

（6）巖土的透水性和地下水的出露情況。

（7）不良地質(zhì)現(xiàn)象的范圍和性質(zhì)。

（8）坡頂鄰近建筑物的荷載、結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)形式和埋深，地下設(shè)施的分布和埋深。

本次邊坡勘察針對(duì)11個(gè)斷面，布設(shè)鉆孔16個(gè)，探井29個(gè)。主要用于查明基巖與土體的交界面、土體中原生土與雜填土交界面。圖2 為4-4斷面的工程地質(zhì)剖面圖。

勘察結(jié)果顯示，邊坡下部地層由老到新為（O2）灰?guī)r，上部為（Q2al+pl）黃土（粉質(zhì)粘土）、（Q3al+pl）黃土（粉土），（Q4al+pl）黃土（粉土），局部上覆有雜填土。雜填土厚度為0.5～8.0 m，（Q4al+pl）黃土厚度為1.0～6.0 m，（Q3al+pl）黃土厚度為4.0～6.0 m，（Q2al+pl）黃土厚度一般1.5～50.0 m，基巖埋深8 ～24 m。

廠區(qū)公路北側(cè)山坡基巖埋深較淺，約為0.5 ～2.0 m；路南側(cè)廠區(qū)內(nèi)，基巖埋深較深，約為16 ～25 m。公路下部基巖埋深7 ～15 m，上部為（Q4al+pl）黃土，局部地段上覆有0.5 ～1.0 m雜填土?？辈熘形窗l(fā)現(xiàn)滑動(dòng)面。 勘察深度內(nèi)未見(jiàn)地下水。

圖2 4-4斷面工程地質(zhì)剖面圖

3 邊坡穩(wěn)定性分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)果和已有的類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)分析，影響邊坡穩(wěn)定的因素主要有兩點(diǎn)：（1）場(chǎng)平后紅線處標(biāo)高為1264.5～1269.5 m，現(xiàn)地面坡腳處標(biāo)高為1261～1276 m，局部地段場(chǎng)平后坡腳處標(biāo)高下降4～7.5 m，邊坡土體原有的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，有破壞的可能。（2）隨著雨水沖刷，坡面土體原有結(jié)構(gòu)破壞，出現(xiàn)局部溜坍現(xiàn)象。

從上述兩點(diǎn)原因出發(fā)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)果和土工試驗(yàn)結(jié)果，運(yùn)用剛體極限平衡法、“理正巖土”、“FLAC-3D”三種方法，分天然工況和降雨工況對(duì)主廠房北側(cè)邊坡進(jìn)行了穩(wěn)定性分析。表1為當(dāng)前狀態(tài)穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算結(jié)果。

表1 當(dāng)前狀態(tài)各代表斷面參數(shù)與安全系數(shù)

從表1中可以看出，當(dāng)前地形條件下，無(wú)論是天然工況還是降雨工況，邊坡整體都是穩(wěn)定的。

場(chǎng)平后，坡腳處場(chǎng)平標(biāo)高降低。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察結(jié)果和土工試驗(yàn)結(jié)果，運(yùn)用剛體極限平衡法、“理正巖土”、“FLAC-3D”三種方法，分天然工況、降雨工況和地震工況對(duì)主廠房北側(cè)邊坡進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 開(kāi)挖后各代表斷面參數(shù)與安全系數(shù)

從附表2中可以看出，場(chǎng)平后，各斷面穩(wěn)定系數(shù)降低。其中4-4斷面不穩(wěn)定，最危險(xiǎn)滑裂面位于Q4al+pl黃土中，此滑裂面為圓弧滑動(dòng)法計(jì)算出的穩(wěn)定系數(shù)最小的滑裂面。

4 邊坡工程設(shè)計(jì)

根據(jù)影響邊坡穩(wěn)定的因素，本次邊坡設(shè)計(jì)主要思路為，高差大于16 m地段采用下部支擋結(jié)合坡率法并進(jìn)行坡面防護(hù)，高差小于16 m地段采用坡率法結(jié)合坡面防護(hù)，填方邊坡采用坡率法結(jié)合坡面防護(hù)。同時(shí)做好邊坡的豎向排水和橫向疏導(dǎo)。

本次邊坡設(shè)計(jì)根據(jù)邊坡現(xiàn)狀分三部分考慮。第一部分，即主廠房北側(cè)邊坡，代表斷面1-1斷面～8-8斷面，該段邊坡設(shè)計(jì)思路為坡腳支擋結(jié)合坡率法并進(jìn)行坡面防護(hù)，空間充足地段坡腳設(shè)置擋墻，空間局促地段坡腳設(shè)置抗滑樁。第二部分，間冷塔東側(cè)邊坡，該段場(chǎng)平后坡腳標(biāo)高與原地形一致，該段主要考慮坡面防護(hù)。第三部分，道路進(jìn)場(chǎng)段西側(cè)填方邊坡，該段采用坡率法結(jié)合坡面防護(hù)。圖3為3-3斷面設(shè)計(jì)示意圖，坡腳設(shè)置漿砌片石擋土墻，頂寬1 m，墻高3.5 m，基礎(chǔ)埋深1 m，墻胸坡率1∶0.35，墻背坡率1∶0.25，基底反坡0.2∶1，墻上設(shè)直徑100 mm PVC排水孔。墻后設(shè)2 m寬平臺(tái)，以上以1∶1.5坡率放坡，每級(jí)坡高8 m。兩級(jí)之間設(shè)置1 m寬?cǎi)R道，馬道坡率為0.2∶1。坡面骨架植物防護(hù)骨架3 m×3 m菱形布置，寬0.3 m，中間撒草籽綠化， 坡面綠化采用的草籽應(yīng)當(dāng)適應(yīng)盂縣當(dāng)?shù)貧夂颍ǔＲ匀菀咨L(zhǎng)、根部發(fā)達(dá)、葉莖低矮、枝葉茂密或有匍匐莖的多年生草種為宜，常用的有：白茅草、魚(yú)肩草、鼠尾草和小冠花。最好采用多種草籽混合播種。

圖3 3-3斷面設(shè)計(jì)示意圖

圖4為4-4斷面設(shè)計(jì)示意圖，坡腳設(shè)置A型C30砼抗滑樁，間距6 m，截面1.6 m×2.2 m，樁長(zhǎng)15 m。樁后設(shè)2 m寬平臺(tái)，以上以1∶1.5坡率放坡，每級(jí)坡高8 m。坡面骨架植物防護(hù)骨架3 m×3 m菱形布置，寬0.3 m，中間撒草籽綠化。

5 結(jié)語(yǔ)

文章以實(shí)際工作中遇到的山西某電廠邊坡為依托，對(duì)邊坡工程的勘察、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、邊坡設(shè)計(jì)三個(gè)工作環(huán)節(jié)進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述。為日后工作中遇到的邊坡問(wèn)題提供參考。邊坡防護(hù)與處理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，邊坡工程勘察設(shè)計(jì)工作思路主要?dú)w納為以下四步：邊坡的認(rèn)識(shí)與初判，邊坡工程勘察，邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和邊坡工程設(shè)計(jì)。從邊坡工程勘察、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，到邊坡工程設(shè)計(jì)，都是以邊坡穩(wěn)定性分析為核心，找出軟弱面或最可能的滑移面，然后綜合運(yùn)用防護(hù)、放坡、支擋、錨固、排水等方法，保證邊坡穩(wěn)定性，從而保障場(chǎng)址、站址安全。

圖4 4-4斷面設(shè)計(jì)示意圖

參考文獻(xiàn)：

［1］ 趙飛馳.抗滑樁在特高壓荊門(mén)變電站邊坡滑移治理中的應(yīng)用［J］.電力建設(shè)，2009.

［2］ 陳從新，沈 強(qiáng)，任清平.某高速公路反傾巖層高邊坡失穩(wěn)機(jī)理及治理［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2002.

［3］ 交通部第二公路勘察設(shè)計(jì)院.公路設(shè)計(jì)手冊(cè)-路基（第二版）［K］. 北京：人民交通出版社，1997.

中圖分類(lèi)號(hào)：P642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1671-9913（2016）02-0027-05

* 收稿日期：2015-04-07

作者簡(jiǎn)介：王宇（1987- ），女，山西平遙人，碩士研究生，助理工程師，主要從事土工試驗(yàn)、邊坡勘察設(shè)計(jì)工作。

Slope Stability Analysis and Engineering Design for Power Plant in Shanxi

WANG Yu，ZHAO Fu-Chao
（Shanxi Electric Power Exploration Design Institute， Taiyuan 030001， China）

Abstract:With the development of urbanization and construction， numbers of power plants， substations and booster stations are far from the urban areas. These areas are undulating， have complex conditions and cramped space. Building power plants， substations in these areas is difficult and may construct lots of slopes. As a example of the slope in Shanxi， this paper expounds slope survey， estimation of stability and slope design， and provides suggestions for future work. Slope protection and processing is complex. Slope survey， estimation of stability， slope design are based on analysis of stability. We must find the weak structural plane， and then use protection， grading， retaining， anchorage，drainage and other methods to ensure stability， in order to protect safety of site.

Key words:slope； survey； analysis of stability； slope design.