某500kV变电站站外护坡整治设计

某 500kV变电站站外护坡整治设计

周欣

四川电力设计咨询有限责任公司，成都 610041

摘 要：某500千伏变电站已建成运行七年，期间站后边坡坡面冲刷、水土流失严重，大量块石堆积在坡底边沟内，且泥沙进入站内排水系统，造成站内管道堵塞，因此亟需对站外护坡开展整治。现阶段站后边坡整体稳定性良好，本次治理的主要目标为防治渗流破坏及坡面冲刷，并对坡面受损较严重的地段进行整体加固。干砌片石护坡是工程上常用的一种边坡治理方法，对本护坡整治具有较好的适宜性。

关键词：坡面冲刷；渗流破坏；干砌片石

某500kV变电站位于甘孜州康定市，地貌上属于河流二级阶地与山麓斜坡交汇部位，两侧发育冲沟，水量较丰富。站后地形较斜缓开阔，整体坡度约15-20°。拟整治边坡位于变电站西南上坡侧，为土质挖方边坡，总长度约500m，最大坡高约13m。坡体分上下两级分别放坡，坡率1:1.75~1:1.50，中间设置宽约3.5m马道。现护坡设计为浆砌混凝土块菱形骨架植草防护结构，并在软弱土层分布区域内布置抗滑桩。

现阶段上级边坡良好，未见大范围坡面冲刷、网格脱空、变形等，对变电站正常运行、维护影响较小。下边坡坡面则受损严重，坡体中的细颗粒在坡面水流及地下水渗流的裹挟下流失较严重，局部掏空导致粗颗粒失去支撑，在重力和水力作用下，顺坡面滚落，以致形成坡面槽沟、部分混凝土砌块脱开以及大量土体在排水沟内堆积等现象。如图1，在受损较严重的地段，护坡压脚下的的混凝土抹面已向排水沟挤出约30cm。

混凝土抹面挤出

图1护坡现状

1边坡稳定性分析

1.1踏勘调查分析

根据现场调查，全段排水沟沟壁竖直，壁、底未见明显变形及裂缝，上侧马道附近也未见明显变形，表明边坡整体稳定良好，只是由于表层抹面与水沟顶面间连接较弱，在水流及表层土体的的挤压作用下出现错动。

边坡位于山麓坡脚地段，上坡汇水面较大。根据站内工作人员介绍，雨季时，下边坡坡体内部有多股水流，水量丰富，而上方截洪沟内鲜见地表水汇入，因此判断引起不良地质作用主要原因为地下渗流造成的管涌及坡面冲刷。

1.2数值计算

护坡影响范围内的土层主分为可塑状粉质黏土、可塑状含角砾（碎石）黏性土、软塑状含角砾（碎石）黏性土、中密状碎石及卵石。场地地下水主要为第四系松散层中的上层滞水、潜水及基岩中的风化带裂隙水，场地后侧有泉眼出露。

根据现场实际情况，结合边坡变形特点，采用几刚体极限平衡法的传递系数法定量分析计算。使用软件为南京库伦公司的GEO5，选择两条特征剖面进行计算。

1.2.1计算工况

站址所在区域抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，在进行边坡稳定性分析时，须考虑地震的影响^[1]，故选择以下四种工况进行计算：

工况一：天然工况（自重）

工况二：暴雨工况（自重+暴雨）

工况三：地震工况（自重+地震）

工况四：暴雨+地震工况（自重+暴雨+地震）

1.2.2计算参数

本工程边坡稳定性计算参数取值见下表：

表1边坡计算参数取值表

1.2.3计算结果

站后边坡最大高度为13m，破坏后影响严重，并参考原勘察报告，边坡工程安全等级定为一级。本边坡为永久边坡，一般工况下F_st为1.35，地震工况下为1.15^[2]。边坡稳定性状态根据其稳定系数按表2确定。

表2定性计算成果表

综合以上分析及计算可知，站后边坡整体稳定状态为稳定，不会发生大面积整体性滑移失稳，但在坡面冲刷及渗流作用下，会成坡面破损以及局部地段混凝土抹面挤出。为维护变电站的正常运行，减少维护成本，对该边坡采取一定的工程措施是必要的。

2治理工程设计

2.1治理设计目标及原则

根据现场踏勘调查及数值计算的结果，站后边坡整体稳定性良好，因此本次治理的目标主要为防治渗流破坏及坡面冲刷，并对坡面受损较严重的地段进行整体加固。防治工程措施以安全可靠、技术可行、经济合理、施工方便为总原则。

2.2治理方案

对于位于地下水和地面水较为丰富地段的，应综合考虑排水措施^[2-3]。根据护坡的运行状况和前期的设计经验，参考类似工程治理的经验教训，本工程以“固土排水”为主要目标。

干砌片石护坡是指将片状的未风化的坚硬岩石，自下而上、逐层铺于边坡之上，因未使用水泥砂浆等材料，故称为干砌。当边坡为缓于1∶1.25 的土质或土夹石边坡，较软的土质路基边坡因雨水冲刷会发生泥流、拉沟与小型溜坍，或有严重剥落的较质岩层边坡，周期性浸水的河滩等均可采

用干砌片石防护，可有效的防止雨水或地面水流的冲刷，并适应边坡有较大的变形^[4]。

从安全可靠、经济适用的角度考虑，结合场地特点及施工可操作性，对于坡面受损较严重的地段，采取格构梁+干砌片石的防护措施，对于其它受损区域，采取干砌片石的防护措施。干砌片石厚度为30cm，砂砾垫层厚度为10cm；干砌片石治理区内，干砌片石厚度为30cm，砂砾垫层厚度为15cm。该方法技术成熟，可实施性较强，且治理费用相对较低，方案可行。

3结论

⑴站后边坡整体稳定状态为稳定，不会发生大面积整体性滑移失稳，但在坡面冲刷及渗流作用下，仍会造成坡面破损；

⑵本次治理的目标主要为防治渗流破坏及坡面冲刷，并对坡面受损较严重的地段进行整体加固；

⑶坡面受损较严重的地段，采取格构梁+干砌片石的防护措施；其它受损区域，采取干砌片石的防护措施。

参考文献

[1]GB 50011-2010(2016),建筑抗震设计规范[S].

[2]GB 50330-2013,建筑边坡工程技术规范[S].

[3] JTG D30-2015,公路路基设计规范[S].

[4]赵彦贤, 于可忱, 孙建勋,等. 浅谈公路边坡防护技术[J]. 水利水电工程设计, 2018, 37(1):3.

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