試談變電站高填方地基處理及高邊坡防治

摘要：根據筆者多年土建從業經驗，結合工程實例，就變電站的高填方地基處理和高邊坡防治做了一些闡述，文章有針對性的對設計和施工中的重點問題進行分析，有一定的參考價值。

關鍵詞：變電站；高填方；地基處理；高邊坡

1工程概況

某變電站站址為山前坡地向沖溝過渡地段，自然地面標高在559～610之間，地面高差較大，山體云母片巖風化厚度變化多樣，地質條件較差。

2地基處理方案選擇

建筑場地平整采用挖方填方就地平衡的原則，填方區最深處深度約為15.0m，回填區填方全部采用挖方區所挖出的云母片巖，填料中含有25%的中微風化巖石，而且絕大部分是強風化片巖。

方案1：采用微風化石料，以持力層為支撐砌墩式基礎，此方案需要大量石料，現場不能滿足，不可行；

方案2：對挖方區挖出的石方首先進行再次破碎后分層碾壓對填方區回填，此方案對天氣情況要求較高，工期需要延長，且處理后的承載力遠遠不能滿足設計需求，不可行；

方案3：采用樁基，碎石回填后成孔，此方案施工難度過高，不可行；

方案4：用強夯法處理適合碎石、粉土與粘性土、砂土、雜填土、濕陷性黃土和素填土地基，可予采用。

初步設計對上述四種方案進行了技術經濟比較，確定強夯為本工程回填區地基處理的首選方案，并通過了初步設計評審。

3強夯平整施工方案

3.1場地平整工序

（1）先將站區場地標高572.50m以上的碎石面層全部土方，以及572.50m以下的部分土方，總計60000m3清除至站外，轉移到周邊臨時租用地堆放；

（2）對標高572.50m以上的巖石進行分層開挖，巖石破碎石至回填區進行分層回填強夯，直至挖填平衡；

（3）將堆放在場外的土方對整個場地進行分層回填碾壓平整（每層厚度250mm），壓實系數不小于0.90，從而確定初平標高；

（4）站區內基槽余土就地回填，待基礎全部施工后，分層夯實回填至場地設計標高。

3.2施工要求

（1）挖方區巖石開挖時，應分層進行，作為回填料的碎石粒徑不應大于150mm；

（2）先在回填區域平鋪一層多棱角的碎石，粒徑100～150mm，用6000kN·m單擊夯擊能重錘擠密夯實，夯擊點間距為2.5倍夯錘直徑，當第一層碎石擠入土層后，再平鋪第二層繼續夯實，直至碎石無法擠入土層中為止；

（3）當碎石擠入土層夯實完成后，在填方區平鋪碎石一層，再用石屑灌縫密實，分層鋪設厚度至4.0m時，采用4000kN·m單擊夯擊能重錘擠密夯實，夯擊點間距為2.5倍夯錘直徑，循環操作至場地平衡為止；

（4）每層最后兩擊的平均夯沉量不宜大于100mm，夯坑周圍地面不應發生過大的隆起，不應夯坑過深而發生提錘困難；

（5）夯擊遍數可采用點夯，不少于3遍，每遍夯擊點應錯開，最后再用低能錘滿夯2遍，錘印應搭接；

（6）強夯時應按規范要求控制好含水量；

（7）強夯參數要求：地基承載力fspk≥200kPa，壓縮模量Esp≥8MPa。

3.3強夯試驗

選用回填區表層填土最深處作為試夯區，試夯面積400m2，每層夯實完后，進行有效加固深度內土層的參數指標原位測試。

3.4質量檢驗

（1）根據試夯指標確定了場地強夯方案后，對整個場地按上述施工要求進行施工；

（2）每層檢測達到設計指標后方可進行下一道工序；

（3）場地強夯平整完成后，應采用荷載試驗的方法檢測夯實地基土的承載力，500kV配電區域、主控樓區域、主變區域、220kV區域各取3個點；

（4）分層檢測及站區驗收檢測應提交完整的檢測報告。

4實施結果

工程施工實施過程中，對強夯試驗區進行了動力觸探和靜載試驗檢測，出具了正式的檢測報告，地基承載力fspk≥200kPa，壓縮模量Esp≥8MPa，試夯區強夯合格，滿足設計要求。根據試夯的施工方案，由低至高分層回填，大面積組織強夯流水施工作業，結合場地的地勢高差，回填區分三層（每層四米左右）逐層強夯，并按試夯時的參數進行控制。強夯完成后，采用超重型動力觸探和靜力荷載試驗進行檢測，靜載點12個，出具了檢測報告：“總體而言施工質量合格，達到了設計要求的承載力和壓縮模量控制標準”。

5邊坡穩定性分析評價

站址區西側、南側為挖方區，西側邊坡開挖不久，因持續下降特大暴雨，西側坡體發生南北向裂縫，裂縫最寬約20cm，出現滑坡先兆。

原始斜坡處于自然穩定狀態，開挖邊坡后，斜坡露出的多為強風化云母片巖，因長時間降雨，大量雨水沿巖土體裂隙入滲，強風化云母片巖遇水后，抗剪強度降低，導致巖體沿片理及節理組合的最危險滑動面產生滑動。

站址南側為基巖高邊坡，主要由強—中等風化的云母片巖組成，隨著時間的推移，該邊坡巖石風化程度會進一步加深，其強度也會不斷降低。

在施工整平過程中，破壞了原有植被，增大了坡角和坡高，減少了坡體的下部支撐力，同時由于削坡后的卸載作用，導致坡體中的應力重新分配，南側邊坡亦有產生沿軟弱結構面滑移的可能。

6邊坡巖土工程勘察

為查明邊坡的空間形態、地層巖性、巖土結構、風化分帶和物質組成，以及水文氣象、水文地質資料、地下水條件、場地地震效應分析等，進行了邊坡巖土工程勘察，本文僅列出巖土層主要力學性質指標如表1：

根據《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2002），邊坡工程安全等級為Ⅰ級，安全系數取 1.35。

7邊坡防治設計

治理主要措施為板樁式擋土墻、擋土墻工程、格構錨桿植草綠化護坡工程和排水工程（含地表、支撐滲溝），本文只介紹板樁式擋土墻和格構錨桿植草綠化護坡工程。

7.1板樁式擋土墻

西側邊坡已出現明顯裂縫，有滑坡先兆，在西側邊坡坡腳處設板樁式擋土墻，墻身為18根抗滑樁，抗滑樁斷面尺寸為1.5m×2.5m，樁中心間距5.0m，樁長一般為18m，擋土板斷面尺寸0.25m×1.0m。按照滑坡推力作用、庫倉土壓力作用（一般情況）、庫倉土壓力（地震情況）三種工況，分別計算樁身最大彎距、最大剪力，再進行樁身配筋計算和擋土板內力配筋計算，以確定抗滑樁和擋土板的配筋。擋土墻墻身（擋土板）設置排水孔，樁身不設排水孔。墻背（擋土板后）設置厚度為30～50cm的反濾層，反濾層采用透水性材料（如中粗砂、卵石等）填筑。保證樁身嵌入穩定基巖的長度不少于總樁長的1/2，板樁式擋土墻樁頂設1.0×1.0m聯系梁，并在樁頂設1.20m高不銹鋼鋼管欄桿。

7.2格構錨桿護坡

南側邊坡按1：1.5～1：1.7的坡比自上而下開挖削坡，邊坡卸載開挖后，進行整體穩定計算，穩定系數1.32，整體穩定。但經搜索，淺層滑體最小穩定系數不滿足安全要求，一般淺層5～7m范圍存在滑動可能，需要采用格構錨桿加固。開挖削坡整坡后的坡面，設鋼筋混凝土格構框格，格構框格內回填20～30cm厚的耕植土，并植草綠化護坡。格構梁斷面400mm×300mm，邊坡周邊處格構邊梁斷面500mm×400mm，格構梁橫向中心間距4m，豎向間距為2m。格構梁結點處設9m、12m長地面砂漿錨桿，錨桿下傾25°，錨固體直徑110mm，錨桿鋼筋為HRB335級準25螺紋鋼筋。

8結 語

隨著推廣實施“資源節約型、環境友好型、工業化”變電站，節約土地資源必將成為常態，站址選擇也必將面臨越來越復雜的建設條件。復雜的山區地形地貌、荒山荒坡，勢必涉及到土方的深挖高填與邊坡防治。因此，做好劈山填谷場地的地基處理與邊坡防治至關重要。

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