输电线路杆塔边坡稳定性及治理措施

输电线路杆塔边坡稳定性及治理措施

吴常明

中国南方电网有限责任公司超高压输电公司百色局 广西百色 533000

摘要：随着科学技术水平的提高，电力设施已成为人们生产及生活的基本保障，也是社会进步的基石。近年来，国家对输电线路工程的投资力度越来越大，输电线路项目的数量在不断增加，工程的规模越来越大，在人工、材料及能源方面投入不断增加。所以，做好施工质量及安全管理，是保障输电线路项目建设成果的重要举措。输电线路工程涉及杆塔施工，其大多建在自然斜坡上。由于边坡稳定性差，输电线路塔跨度大，边坡顶部承载大量荷载，不利于边坡的稳定，甚至威胁到输电线路的安全。因此，加强输电线路杆塔边坡稳定性研究具有重要意义。

关键词：输电线路；杆塔塔基；边坡稳定性；措施

引言

我国的地理环境具备一定的复杂性，输电线路工程设计人员应结合施工地点的地理环境来进行施工设计。在不同的地理环境中选择不同的施工技术，从而间接地提升输电线路工程施工的效率。其中基础工程作为输电线路塔杆施工的重要内容，它能够使塔杆更具安全性与稳定性，而输电线路杆塔大部分建立在野外，其塔基施工过程中所处地理位置恶劣，导致边坡稳定性较差。因此，有必要进一步分析输电线路杆塔边坡稳定性与治理方式，以期保证输电线路安全稳定运行。

1影响边坡稳定性的因素

1.1边坡岩体、土体的因素

边坡自身的岩体与土体物质构成与边坡与边坡稳定性之间有着直接性的联系，例如石英、强化风岩、坡积土层、全风化岩等重要物质构建而成的边皮，假使边坡土体的物质构成比较容易溶蚀、风化，其就会很难具备一个相对较强的抗风力，且假使积水问题出现在该种类型的坡土之中，这势必会损坏到自身的安全稳定性，从而就会影响到力学参数，最终边坡失稳。另外，所处的位置属于膨胀性土，土中含水量的变化而发生相应的膨胀或收缩变形，特别是在场地膨胀性土层厚度不一，均匀性不一、不同部位处含水量的变化以及建筑物基底压力不等等原因时，就会导致地基土不均匀的隆起或下陷，使得建筑物产生墙体开裂、地面隆起或下陷等破坏。

1.2人为因素

在边坡在进行人工开挖之后，那么损坏边坡原先岩体结构和土体，从而导致部分边坡转变为陡坎状，随即就会导致边坡表面发生渗透、积水问题的概率变大，在出现这部分问题的时候，就会使得边坡重量变大，随即很有可能会引发崩塌的现象。另外，在开发力度不断扩大的形势之下，边坡部位的坡地也更加趋向于垂直，从而导致坍塌可能性变大。

1.3自然因素

引发边坡失稳的因素还体现在大风、降雨等之上，在风的作用力长期的侵蚀之下，边皮的岩体与土体会发生风化的情况，引发土体、岩体发生不稳定的形势之下，假使再受到外力的影响那么就很有可能会引发崩塌事故。

2边坡稳定性分析方法

2.1刚体极限平衡法

刚体极限平衡法是假设边坡土体沿某一结构面发生相对位移，土体服从剪切破坏的原理，滑动面的形状为弧面、平面等不规则面。通过分析滑动体达到静力平衡时的受力状态来分析边坡稳定性。

2.2有限元法

有限元法是被广泛应用于各个领域的一种数值分析的方法，原理是将求解空间分割成若干个小空间，根据需要让单元满足控制方程。有限元法的优点是对任何形状的物体都可以进行数值计算，所以在工程中被广泛应用。在边坡稳定性分析中，有限单元法可以将滑动体分割成若干个土柱进行分析。该法还可以进一步考虑变形体中的渗流效应，以及滑动面上的压力、剪应力随时间的塑性屈服过程。

2.3模糊数学法

1. 层次分析法构造判断矩阵是判断出每一层各个因素的重要性，通过矩阵的形式表示出来，我们把这些矩阵称为判断矩阵。判断矩阵形式见表1。

表1判断矩阵

由表1可以将各影响因素分为2级：B₁、B₂、B₃、B₄定义为一级指标，b₁₁，b₁₂，…，b₄₄定义为二级指标。每级的一级指标对应的二级指标都会有量的变化，根据二级指标不同的取值确定评价分值，从而将各个指标分级。当分值在90～100，安全性最高；当分值在80～90，安全性较高；当分值在70～80，安全性一般；当分值在60～70，安全性差；当分值小于60时，不安全。

（2）对于定性指标的量化的确定可以依据公式B（x）=x/100，式中，x为第一步量化后的某一模糊取值，取值范围为1～100。

（3）根据模糊综合评价矩阵得出最终的综合评价矩阵A=W×[A1A2A3A4]T，式中，W为一级影响因素的指标权重，A₁A₂A₃A₄分别为二级因素指标矩阵。通过矩阵A进行判定来确定避险车道设计的安全等级。采用加权平均原则，对评价向量进行单值化，得到安全等级评分为C′。

3某输电线路杆塔边坡稳定性概述

某高压直流输电线路工程中使用到5535#铁塔，具体型号为JC30152C-45型，因所处位置特殊，设置于山脊坡处。根据地质资料得知，塔址以柏树林居多，大部分坡度介于37～43°，特殊区域坡度达到50～60°，部分区域地质条件特殊，为白云质灰岩。

对塔基边坡的稳定性分析，使用到的是FLAD3D软件，基于此方式可模拟应力、位移的分布情况，以及产生破坏的各个区域。

在塔基荷载作用下，虽然边坡初始应力场发生变化，但振幅相对较小，桩基础起着重要的承压作用，桩身周围的应力变化是有限的。相比之下，距离桩位较大的单元仍保持原状，其应力没有变化。此外，桩上部内坡单元存在拉应力；相反，桩上部外坡单元的应力状态变化较大，拉应力较自然状态明显增大。

受塔基荷载的影响，边坡顶部的状态发生变化，且有向边坡外侧向下位移的趋势，但没有明显的位移现象。在塔基上形成应力荷载作用时，在边坡顶部出现拉破坏单元，相反，坡下陡坡处没有变化，没有破坏单元。从这一现象来看，塔基周边的塔顶出现局部破坏。虽然受塔基荷载的影响，但仍能保证边坡的稳定性。

为了进行有针对性的分析，本文着重从距塔基4m处的坡顶区域出发，讨论了塔基荷载在X方向产生应力。结果与初始应力进行比较，如图1所示。

图1塔基边坡坡顶处x方向上的应力对比

4边坡稳定性治理措施

目前，采用的滑坡治理原则主要是增加滑坡的抗滑力或减小滑坡的下滑力来提高坡体稳定性。滑坡治理的主要方法可以分为以下4类：

（1）利用几何分析来削减滑坡产生区土体的质量、增大阻止滑坡下滑的土体体积。滑坡面大多呈现上陡下缓的型式，上部采用减少滑坡土地体积，下部通过反压等方式阻止土体下滑。

（2）雨季滑坡发生频率最高，因为雨水降低了土体之间的黏结力和强度。雨季治理滑坡可以通过排水的方式来治理。主要方法有地下排水和地表排水。通常，在滑坡体周围设截水沟来治理地表水，雨水沿截水沟排到滑坡体以外的地方，保护坡体的稳定性。而地下水主要通过暗沟来排出。

（3）当滑坡体较大时，单单依靠排水和削坡的措施不足以保证边坡的稳定性，还应设置合适的支挡物来防止滑坡的发生。工程中常用的结构支挡物有挡土墙、抗滑桩、土钉、锚杆、锚索以及组合形式等。

（4）滑坡还可以通过在坡体内注浆来防止滑动，主要原理是改变滑动带，增大滑坡体的抗滑性能来加固土体。该方法一般适用于以岩石为主的滑坡以及松动岩体的滑坡。石灰桩主要通过生石灰吸收桩体黏土的水分来减小水压力，增加抗剪强度和有效应力，Ca²⁺和OH^-与四周的黏土发生反应，从而增加强度。

5结束语

综上所述，输电线路工程项目施工质量和施工安全，不但事关电力行业的稳健、持续发展，还对人们平常的生活有不可忽视的影响。为此，增强输电线路项目质量和安全管控，有重大实践价值。输电线路工程施工中，杆塔边坡稳定性治理过程中，首先要分析边坡失稳出现的原因，进而运用相应对策来进行预防，提高边坡稳定性，预防发生滑坡情况，从而来更好的为后期的治理工作打下坚实的基础。

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