山西某電廠邊坡穩定性分析及工程設計

王 宇 ，趙付朝（山西省電力勘測設計院有限公司，山西 太原 030001）

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山西某電廠邊坡穩定性分析及工程設計

王 宇 ，趙付朝
（山西省電力勘測設計院有限公司，山西 太原 030001）

摘要：隨著工程建設的發展，越來越多的電廠、變電站、升壓站等工程深入到遠離城市的地區。這些地區地勢起伏大、地質條件相對復雜、空間比較局促，在這些地方進行電廠、變電站建設，選址困難，不可避免的產生深挖高填的現象，引發了許多邊坡問題。文章以實際工作中遇到的山西某電廠邊坡為例，對邊坡工程勘察、邊坡穩定性評價、邊坡工程設計三個環節進行簡要闡述，為日后工作中遇到的邊坡問題提供參考。

關鍵詞：邊坡；勘察；穩定性分析；邊坡工程設計。

隨著城市發展，電網工程覆蓋面增大，新能源工程多元化，城市周邊對環境的要求提高，越來越多的電廠、變電站、升壓站等工程深入到遠離城市的地區。這些地區地勢起伏大、地質條件相對復雜、空間比較局促，在這些地方進行電廠、變電站建設，選址困難，不可避免的產生深挖高填的現象，引發了許多的邊坡問題，需進行邊坡防護與處理。文章以實際工作中遇到的山西某電廠邊坡為依托，對邊坡工程勘察、穩定性評價、邊坡工程設計三個工作環節進行簡要闡述。為日后工作中遇到的邊坡問題提供參考。

1 工程概況

山西某電廠，廠區北側有一公路自東向西通往工業園區辦公樓，坡腳處標高自東向西約為1261 m～1276 m，電廠主廠房設計標高為1269.8 m，間冷塔地段設計標高為1264.5 m。按設計標高場平后，主廠房北側路基外側邊坡將產生4～7 m的臨空面，影響邊坡穩定性，因此需進行邊坡工程設計。廠區與邊坡平面關系見圖1。

圖1 廠區與邊坡平面關系

根據高差大小以及邊坡特性，本次邊坡設計主要分三段考慮。第一段為主廠房北側邊坡，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，受廠區紅線和道路路肩控制，空間局促；第二段為間冷塔東側邊坡，代表斷面為9-9斷面～10-10斷面，該段高差較小；第三段為道路進廠段西側，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容：

（1）場地地形和場地所在的地貌單元。

（2）巖土時代、成因、類型、性狀、覆蓋層厚度、基巖面形態和坡度、巖石風化和完整程度。

（3）巖、土體的物理力學性能。

（4）主要結構面特別是軟弱結構面的類型、產狀、發育程度、延伸程度、結合程度、充填狀態、充水狀況、組合關系、力學屬性和臨空面的關系。

（5）地下水水位、水量、類型、主要含水層分布情況、補給及動態變化情況。

（6）巖土的透水性和地下水的出露情況。

（7）不良地質現象的范圍和性質。

（8）坡頂鄰近建筑物的荷載、結構、基礎形式和埋深，地下設施的分布和埋深。

本次邊坡勘察針對11個斷面，布設鉆孔16個，探井29個。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斷面的工程地質剖面圖。

勘察結果顯示，邊坡下部地層由老到新為（O2）灰巖，上部為（Q2al+pl）黃土（粉質粘土）、（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。

廠區公路北側山坡基巖埋深較淺，約為0.5 ～2.0 m；路南側廠區內，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。勘察中未發現滑動面。 勘察深度內未見地下水。

圖2 4-4斷面工程地質剖面圖

3 邊坡穩定性分析

根據現場勘察結果和已有的類似工程經驗分析，影響邊坡穩定的因素主要有兩點：（1）場平后紅線處標高為1264.5～1269.5 m，現地面坡腳處標高為1261～1276 m，局部地段場平后坡腳處標高下降4～7.5 m，邊坡土體原有的應力狀態發生變化，有破壞的可能。（2）隨著雨水沖刷，坡面土體原有結構破壞，出現局部溜坍現象。

從上述兩點原因出發，根據現場勘察結果和土工試驗結果，運用剛體極限平衡法、“理正巖土”、“FLAC-3D”三種方法，分天然工況和降雨工況對主廠房北側邊坡進行了穩定性分析。表1為當前狀態穩定性系數計算結果。

表1 當前狀態各代表斷面參數與安全系數

從表1中可以看出，當前地形條件下，無論是天然工況還是降雨工況，邊坡整體都是穩定的。

場平后，坡腳處場平標高降低。根據現場勘察結果和土工試驗結果，運用剛體極限平衡法、“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主廠房北側邊坡進行了穩定性分析，穩定系數計算結果見表2。

表2 開挖后各代表斷面參數與安全系數

從附表2中可以看出，場平后，各斷面穩定系數降低。其中4-4斷面不穩定，最危險滑裂面位于Q4al+pl黃土中，此滑裂面為圓弧滑動法計算出的穩定系數最小的滑裂面。

4 邊坡工程設計

根據影響邊坡穩定的因素，本次邊坡設計主要思路為，高差大于16 m地段采用下部支擋結合坡率法并進行坡面防護，高差小于16 m地段采用坡率法結合坡面防護，填方邊坡采用坡率法結合坡面防護。同時做好邊坡的豎向排水和橫向疏導。

本次邊坡設計根據邊坡現狀分三部分考慮。第一部分，即主廠房北側邊坡，代表斷面1-1斷面～8-8斷面，該段邊坡設計思路為坡腳支擋結合坡率法并進行坡面防護，空間充足地段坡腳設置擋墻，空間局促地段坡腳設置抗滑樁。第二部分，間冷塔東側邊坡，該段場平后坡腳標高與原地形一致，該段主要考慮坡面防護。第三部分，道路進場段西側填方邊坡，該段采用坡率法結合坡面防護。圖3為3-3斷面設計示意圖，坡腳設置漿砌片石擋土墻，頂寬1 m，墻高3.5 m，基礎埋深1 m，墻胸坡率1∶0.35，墻背坡率1∶0.25，基底反坡0.2∶1，墻上設直徑100 mm PVC排水孔。墻后設2 m寬平臺，以上以1∶1.5坡率放坡，每級坡高8 m。兩級之間設置1 m寬馬道，馬道坡率為0.2∶1。坡面骨架植物防護骨架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當適應盂縣當地氣候，通常以容易生長、根部發達、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斷面設計示意圖

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

5 結語

文章以實際工作中遇到的山西某電廠邊坡為依托，對邊坡工程的勘察、穩定性評價、邊坡設計三個工作環節進行簡要闡述。為日后工作中遇到的邊坡問題提供參考。邊坡防護與處理是一項系統工程，邊坡工程勘察設計工作思路主要歸納為以下四步：邊坡的認識與初判，邊坡工程勘察，邊坡穩定性評價和邊坡工程設計。從邊坡工程勘察、穩定性評價，到邊坡工程設計，都是以邊坡穩定性分析為核心，找出軟弱面或最可能的滑移面，然后綜合運用防護、放坡、支擋、錨固、排水等方法，保證邊坡穩定性，從而保障場址、站址安全。

圖4 4-4斷面設計示意圖

參考文獻：

［1］ 趙飛馳.抗滑樁在特高壓荊門變電站邊坡滑移治理中的應用［J］.電力建設，2009.

［2］ 陳從新，沈 強，任清平.某高速公路反傾巖層高邊坡失穩機理及治理［J］.巖石力學與工程學報，2002.

［3］ 交通部第二公路勘察設計院.公路設計手冊-路基（第二版）［K］. 北京：人民交通出版社，1997.

中圖分類號：P642

文獻標志碼：B

文章編號：1671-9913（2016）02-0027-05

* 收稿日期：2015-04-07

作者簡介：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、邊坡勘察設計工作。

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.