桩板档墙在陡峻山区线路滑坡治理中的设计应用

LOW CARBON WORLD 2017/11

桩板档墙在陡峻山区线路滑坡治理中的设计应用

叶小波(四川电力设计咨询有限责任公司，四川成都610041)【摘要】本文以四川沙坪~九龙220

kV线路N2号塔位滑坡治理为例，结合调查和钻探成果对滑坡体的成因及可能影响的范围进行详细而全

面的分析，通过反演分析推导岩土层抗剪强度参数，并进一步通过定量计算评估现状滑坡体及其形成的潜在不稳定斜坡的稳定性，然后综合定 性和定量两方面成果，结合边坡可能的滑塌形式、影响范围以及坡体岩土层结构特征，针对性的选择在狭窄场地范围采用悬臂式粧板挡墙方案 对该滑坡进行治理设计，该治理方案施工可操作性强、成本费用经济。【关键词】粧板挡墙；陡峻山区;输电线路;滑坡治理;设计应用【中图分类号】417.11

U

【文献标识码】

A

【文章编号】2095-2066(2017)33-0054-03

滑塌之后，业主单位采取了柔性浅锚杆被动防护网方案，但随

输电线路工程跨越地貌单元广，受各种地质灾害的威胁 较大，尤其是在地形陡峻、气候条件复杂的山区，在工程运营 期遭遇地质灾害的可能性更大。由于线路铁塔呈点状式分布， 建设场地小而分散，地质灾害的产生通常具有规模小、易发 性、连续多样性等特点，同时，在陡峻山区地段的输电线路进 行工程建设，施工机具设备等进场受到极大的制约，因此，采 取具有可操作性而经济的地质灾害治理措施显得尤为重要|1]。 本文针对四川山区线路塔位滑坡的特征，以四川沙坪~九龙 小型滑塌体采取悬臂式桩板挡墙对滑坡进行治理以确保塔位 的安全，对于该类地区输电线路地质灾害治理设计经验的总 结和推广具有积极意义。

后不久，又再次发生滑塌，原支护结构被破坏，且滑塌范围有

所扩大，该滑坡导致铁塔腿毛石混凝土外角部分处于悬空

B

状态。虽然该滑坡规模较小，但原塔位基础为斜柱式浅埋基 础，基础持力层为半岩半土层，滑坡体已经直接威胁计大于

N2号塔

位场地稳定，如果该塔位发生倒塔停电事故，直接经济损失预

220kV线路（沙九线）N2号塔位滑坡治理为例，对塔位外侧的

1000万元。该滑坡纵向长约30m，横向宽约20m，滑坡 面呈圆孤状，滑坡前缘、后缘高差约20m，滑坡体平面投影面 积约475m2,滑坡体厚度2~5m，滑坡体总方量约1882m3。滑坡 位于塔位正下坡侧，场地高于公路约200m，公路下侧为九龙 河谷(详见图1~2)。

2滑坡成因机理

经现场踏勘调查和地质钻探，

N2号塔位下坡侧滑坡的形

1工程概况

2015年7~9月份，四川九龙地区多地发生强降雨气候， 受暴雨影响，沙九线

成是受地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件、水文气

象以及人类工程活动影响等因素共同作用的结果。以下对影 响滑坡形成的主要因素进行阐述。

N2号铁塔下坡侧发生滑坡，第一次发生

格式，并没有应用到光栅图形格式，在某些情况下，需要使用

数字化测绘技术对光栅进行矢量化处理，该技术应用不仅有 效提升了测量工作质量和效率，还有效的加快了施工进度，提 高了施工质量。3.4.1 与 技术

面。另外，如果需要对草图进行修改的话，可以在计算上利用 最新的数据直接展开编辑，该软件的优势还在于能够直接进 行分析计算，且成图速度快，这在很大程度上减少了工作人员

的工作量，对于公路勘察设计具有十分重要的意义。

字摄影测量系统，两者通过科学合理的结合利用，可以能够在 字高程模型、数字划线图以及高分辨率正射影像。如果使用的

APSDPS4结语

APS技术也就是航空摄影测量系统，DPS技术也就是数

综上所述，在公路工程建设的过程中，公路勘察设计工作

发挥着极为重要的作用，如果公路勘察设计工作存在缺陷或 发生问题，那么将直接影响到后期的工程建设质量，这不仅造 成了材料与资金的浪费，还会对工程实际进度造成严重影响， 损害企业的经济效益。因此，相关施工单位必须要提高对公路 勘察设计工作的重视程度，运用新型的测绘技术，提高公路工 程勘察设计工作的质量，从而获取准确勘察数据，为后续公路 工程的顺利施工奠定扎实的基础。

参考文献

[] 郑铸铸，张苗.浅谈公路勘察设计的测绘内容与现代测绘技术应用 [].建筑工程技术与设计，2016,12(31 ):0012~0054.[2] 牟军，周明鑫.公路工程勘察设计中测绘技术的应用分析[].建筑工 程技术与设计，2015，19( 12):0058~00124.[3] 尹江燕，徐培培.现代测绘技术在交通与公路工程中的应用[].工程 技术：文摘版，2016,9(9):00259.

[4] 黎飞龙.简析现代测绘技术在公路工程设计中的应用[].建筑工程 技术与设计，2016().

短时间内获得公路设计沿线的有关影像数据，例如高精度数 雷达为激光雷达，那么就能够获得地面激光点云数据，因此建 立的数字高程模型能够十分准确的体现出公路沿线的地形变

化情况，从而为相关的工作人员提供有效的参考与借鉴，进而 对工程的纵断面和横断面进行科学合理的设计，并对土方量 进行合理计算。上文提到该工程部分路段需要穿过悬崖峭壁， 所以如果在天气状况不佳的情况下使用航空测量，那么操作 会比较困难。因此，本次工程测绘主要选用了 ，从而为 公路的路线规划设计奠定了良好的基础，从而有效提高了设 计效率以及设计质量，为后续的施工作业打好基础。3.4.2 绘图技术

上文提到，软件是一种数字化成图软件，是基于

LiDAR

1

J

CASS

J

AutoCAD平台所开发的软件，该软件的特点在于绘图便捷，

并与我国测绘工作进行了紧密结合，开发出了许多可以应用 于公路勘察设计的功能。为了能够为施工人员的后期施工提 供便利，该工程使用软件的数据要求必须是来自全站 仪、等所获得的测量数据并利用专业软件操作自动成型，

CASSJ

22

J

GPS

CASS

收稿日期:2017-8-25

54

其中主要包含等高线、图表以及地形等相关要素，内容较为全

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图2塔位滑坡侧面图

(1)

陡峭的地形、覆盖层松散砂砾石堆积体是滑坡形内在条件。滑坡体原始地面坡度普遍在45。左右，坡面覆盖层

以松散砾砂为主，含少量粘性土，厚度一般2~3m，该地层在雨

水冲刷、渗入条件下力学性能急剧降低，极易垮塌；坡体岩性

为花岗岩，在土岩接触面地带容易渗水，从而导致其抗剪性能

降低，易产生滑塌。

(2) 人类工程活动即塔位施工扰动坡体是滑坡形成始条件。塔位施工使坡体局部形成临空面，同时弃土堆积于坡

面上，由于该土体在人为扰动之后，肢结性能急剧减弱，进而

在水流冲刷之下抗剪强度降低，堆积体极易垮塌。

(3) 暴雨长时间侵袭坡体是该滑坡垮塌滑移的诱发2013年7月九龙地区发生强暴雨，降雨强度达到20年一遇，

时间延续长，密度大，同时，塔位场地中间低洼，水流无法顺利

向场地外侧排泄，因此，上坡侧雨水大多汇入坡体正下侧，部

分沿坡面向下冲刷，部分沿覆盖层孔隙下渗，一方面导致坡体

土层重度增大，另一方面则致使土层抗剪切能力降低，同时还

造成坡内渗流动水压力增加。据踏勘调查，在坡面中部探坑揭 露，滑坡堆积层与原状土层接触地带潮湿，同时，在滑坡前缘 滑坡堆积层几近呈饱和状态，以上现象充分说明滑坡体及滑 坡面受雨水影响的程度。

综上以上多重因素，该滑坡主要物质源为施工堆积弃土， 次为坡体覆盖层，其主要特点为易渗水，抗水流冲刷能力弱。 由于坡体受人为扰动，且弃土堆积于原坡面上，在长期暴雨条 件下，坡体发生浅层牵引式滑移，现在塔位正下侧形成堆积小 平台，已导致塔位B腿毛石混凝土外角出露悬空，其两侧见水 流冲刷痕迹，预计在下一个暴雨期，滑坡体松散堆积层可能继 续向下滑移，毛石保坎两侧土体向内切割，最终导致其失去支 撑而垮塌，进而威胁B腿稳定及塔位安全。

3滑坡体及塔位场地边坡稳定性计算

沙九线N2号塔位下坡侧滑坡产生变形滑动的主要原因 除本身所处的地质环境条件控制外，降雨是其产生滑塌变形

低碳技术

的主要诱发因素。就滑坡目前状态而言，滑坡堆积体已形成自 然休止状态，在不发生人为开挖坡脚或长时间强降雨条件下， 该坡体基本稳定。由于塔位滑坡直接导致塔位B腿毛石混凝 土保坎外角出露悬空，若保坎基脚土体继续受到冲刷并滑塌， 将直接威胁B腿稳定。因此，有必要对该滑坡体及B腿基础 保坎下坡侧坡体进行稳定性计算和评价。

3.1计算方法的确定

滑坡稳定性评价应根据滑动面类型和物质组成选用恰当 的方法，沙九线N2号塔位滑坡为堆积层滑坡，可采用折线形 滑动面的传递系数法或圆孤形滑动面的毕肖普法进行稳定性 评价和推力计算|21。本次评价对可能在暴雨或地震工况下发生 滑移失稳的边坡作为最不利工况，对折线形及圆孤形滑动面 两种滑塌形式进行计算。

3.2滑坡岩土层物理力学参数取值

本次治理设计参照相邻工程岩土参数，结合地区工程经 验，并通过恢复滑坡发生前的地形及降雨状态进行参数反演， 设定稳定性系数为0.95~1.0,综合确定滑坡堆积层、残坡积层 及强~中风化花岗岩等地层抗剪强度参数取值如表1。

表1滑坡体各岩土层物理力学参数值表

岩土层与锚固体粘

天然状态饱和状态岩土类型

结强度frh(kPa)c(kPa)准(。）7(kN/m3)c(kPa)准(。）7(kN/m3)

滑坡堆积层

3

2318.502219.0含粘性土砾

砂层80102819.082519.5花岗岩（强- 中风化）

800

300

60

24.0

180

52

25.0

的3. 3滑坡体稳定性计算3.3.1塔位边坡整体稳定性分析

塔位边坡整体坡度40~45。，基岩埋置深度一般1.5~5.0m，

局部地段稍深。N2塔位塔腿基础埋深3.5~4.0m，基础形式为

斜柱板式基础，其中除B腿外，其它各腿均埋置于基岩面以下

1m以上，B腿基础底板内侧约1/3置于基岩中，毛石混凝土保

坎起则

置于残坡积含粘性土砾砂层上。基于以上地质条件，塔位

基础所在边坡整体上为岩石边坡，通过稳定性计算得出其稳

定性系数大于2.0,也就是说该边坡一般不可能从基础底板以 下岩体内滑面滑动，因此，塔位边坡整体稳定。从塔位滑坡形

成。

的现状范围来看，滑坡后缘主要位于B腿基础左右两侧，滑

坡体主要对该腿基础及其毛石混凝土保坎的稳定性产生影响。

3.3.2滑坡体局部稳定性计算

通过对主剖面1-1’边坡简化建模进行稳定性验算，并分

别采用折线形滑动和圆孤滑动法两种方法进行计算，计算示

意图见图3,计算成果见表2。

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成的因素低碳技术

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表2滑坡体稳定性计算成果表

计算工况

xm，埋置深度1.5~3.0m，板顶统一高出桩顶0.3m，

板内各设置两排共4个准60泄水孔，第二排孔以PVC管引出

3.03.30.3

暴雨Fs0.8570.620

kN/m57.7399.03

编号Z1Z2Z3

桩长（m)

999

x

计算剖面

天然Fs

kN/m

天然+地震Fs1.0320.973

/kN/m

原始坡面外，具体设计参数见表3~4。

表3抗滑桩设计参数

柱顶高程嵌固段长

度(m)(m)2205.02205.02205.0

3.53.53.0

嵌固地层强~中风化花岗岩强~中风化千牧岩强~中风化千牧岩

桩外露地面长度（以

桩外坡侧起算）（m)

2.32.02.3

稳定性系数剩余推力稳定性系数剩 余 推力稳定性系数剩余推力

1.0721.019

圆孤滑动面折线滑动面

由以上计算结果看，塔位滑坡堆积体及

B腿所在边坡稳

定性在现状条件下处于基本稳定状态，但在长时间强降雨情 况下边坡稳定性急剧降低，处于欠稳定状态，可能继续产生滑 移。同时，从计算结果可知，滑坡堆积体较塔位边坡稳定性系

数要低，这说明，在同一条件下，滑坡堆积体要先于上侧边坡 滑动，而该滑坡为牵引式滑坡，这两者与实际情况相符，即下 坡侧先滑移，导致上坡侧土体失去支撑，继而向下滑移。

表4桩间板、翼板设计参数

桩板编号Z1~Z2桩间板Z2~Z3桩间板Z1桩翼板Z3桩翼板

单板厚度

(m)0.30.30.30.3

单板宽度(m)3.33.33.33.3

单板长度(m)3.53.53.53.5

板桩搭接长度(m)

0.250.250.750.75

配设板数 (块）

3.4小结

通过前述章节分析计算，可得出以下结论:①

N2号塔位

场地边坡整体稳定，一般不可能产生塔位岩石边坡整体垮塌； ②塔位滑坡稳定性主要受滑坡堆积体稳定性控制，该堆积体 在暴雨工况下将极容易发生进一步滑塌，由于该滑坡为牵引

4.2.2回填土坡面修护设计

以桩板墙顶及毛石混凝土保坎为上下边界，坡顶面以覆

B腿所在边坡产生牵引式滑移， 从而造成毛石混凝土保坎垮塌，而影响B腿基础稳定。

式滑坡，因此将对会导致塔位

根据以上分析结果，由于滑坡堆积体在下次暴雨期间极 可能发生再次滑移，其上坡侧原状土边坡稳定性将会受到进 一步影响，因此本次治理方案将主要致力于稳固塔位其毛石混凝土保坎底部原状土边坡。

cm为准，两侧砌筑素混凝土边墙，墙厚

0.3m，高1.0m，外露地面0.3m，埋深0.7m，在其范围内形成 25~30。填土斜坡，坡面砌筑M10浆砌片石，厚度20cm，在砌体 内设准30泄水孔，横竖向间距1.0m，以PVC管导出坡面外至 少5cm，以保护坡体不受雨水冲刷。

盖保坎角至少304.2.3坡面排水设计

B腿及

4工程治理设计

4.1治理方案选择

针对固塔位

B腿及其毛石混凝土所在边坡，同时为其提供保护边

N2号塔位滑坡的特点，确定本次治理工程目标为加

m左右，共设计两道截排水沟：①在塔

位边坡后侧坡顶设置一条截排水沟，规格为500x500mm，沟 体长度约25m，水流方向向东侧陡崖导出；②在塔位内设置一 条排导槽，规格300x300mm，沟体长度约15m，将塔内积水坑 水流向西侧治理坡体范围外侧导出。截排水沟均以C20素混

滑坡体横向宽度16

凝土浇筑，底部以级配碎石回填夯实，两侧以粘土夯填隔水， 其中上坡侧截水沟内侧设泄水孔，其外以碎石回填。4.2.4加固后边坡稳定性分析

通过以上三种措施对边坡进行加固治理，该边坡稳定性 得到较大改善，以下对前述章节所评价的两种状态，根据桩底 和桩顶可能滑面对加固后边坡整体和局部稳定性进行计算， 最后可知边坡整体和局部稳定性系数均大于求，达到治理效果。

界，确保塔腿基础及其上部土体不再继续垮塌。

根据以上叙述，由于该滑坡较小，可选择的治理方案有重 力式挡墙、锚杆格构梁以及桩板式挡墙等。然而，由于塔位斜 坡太陡，重力式挡墙如果不嵌入基岩一定深度，极容易失稳， 而且塔位场地太高，挡墙需要的石料不容易满足；锚杆格构梁 对于已经形成滑坡的松散土体作用较小，因为松散土体在雨

水冲刷作用下极易流走，从而使格构梁失去支撑而丧失其支 护作用。经过多种方案比较，选择悬臂式桩板挡墙较为合适， 挡墙位置设置在

2.0,满足规范要

B腿下坡侧2m处，其优点有二：①桩基施工

B腿毛石混凝

5结束语

本文通过对沙九线

N2号塔位滑坡治理实例，采用了全面

较为简易，类似于塔位基础施工，施工措施可控131曰②成本可 控，整个治理工程量相当于单基铁塔的基础工程费用。

因此，本次治理方案最后确定为：①在塔位土保坎下坡侧3~4

系统的定性和定量分析评价，并在该陡峻斜坡上针对性的采 取了悬臂式桩板挡墙的治理方案，通过最终的治理成果证实

该方案效果明显，经济效益良好，施工措施简单，对陡峻山区 输电线路同类地质灾害的治理具有较好的借鉴作用，可积极 推广应用。

参考文献[] 高大钊，著.岩土工程勘察与设计.北京：人民交通出版社，.[2] 《滑坡防治工程规范》(/0218-2006)[].北京：中国标准出版社， 2008.

[3] 刘金波，主编.建筑桩基技术规范理解与应用.北京：中国建筑工业 出版社，2008.

m垂直滑坡方向修筑“桩+板”抗滑挡墙，以

cm为准，在其范围

阻挡其所在边坡继续滑塌；②以桩板墙顶及毛石混凝土保坎 为上下边界，坡顶面以覆盖保坎角至少30

内形成25~30。填土斜坡，坡面砌筑浆砌片石，以保护坡体不受 雨水冲刷；③在塔位上坡侧修一条北东走向截水沟，将上坡侧 水流引向东侧陡崖下。

1

DZTS

2010

4.2治理方案设计

4.2.1野桩+板”抗滑挡墙设计

B腿毛石混凝土保坎外坡侧距离约4m地段垂直

滑坡方向共布置抗滑桩3根，自西至东各桩编号分别为Z1、 Z2、Z3,桩长均为9m，圆形桩，截面直径1.5m，桩间距5.0m，桩 顶高程统一为2205.0m，外露地面（按桩外坡侧起算）2.0m，桩 体采用C30混凝土浇筑，桩间采用厚30cm钢筋混凝土板连 接，两端桩外侧为翼板向坡上侧斜插入坡内，其中：桩间板2 块，板尺寸3.5x3.3x0.3m，埋置深度1.5m;桩翼板2块，板尺寸

在塔位

收稿日期:2017-11-7

作者简介：叶小波（1979-)，男，汉族，湖北鄂州人，高级工程 师，硕士研究生，主要从事电力岩土工程勘察、设计等工作。

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