塔基边坡勘测及治理方案

谢林兴

广东电网能源发展有限公司 广东 广州 510160

摘要：当架空输电线路基础保护边坡因为施工开挖、地质灾害等外界因素导致原状土被扰动出现不稳定时，为了提高基础的可靠性，通常需要对边坡进行治理加固，防止次生灾害。为了设计出最科学的治理方案，必须先对边坡情况进行勘测。塔基边坡勘测是提高边坡施工质量，优化施工流程的关键性措施，也是为后续治理方案的制定提供支撑。基于此，本文结合塔基实际工程建设项目，就塔基概况，边坡勘测技术及具体的治理方案进行探索总结，供类似情况以参考。

关键词：塔基；边坡；勘测；治理

1N3227塔基概况

1.1N3227塔基问题概况

2020年11月09日，在线路竣工基面排查过程中，在N3227（运行号1031#）塔基C腿外缘附近发现坡体滑塌。依据现场调查，该边坡总长度约60m，其中滑塌段位于C腿外侧约2.0m的高边坡上，滑塌段长度约15m，坡体最大高度约17m。滑塌自边坡中上部滑塌后坠落于边坡底部，形成一倒石堆，滑塌物成分以碎石为主。除滑塌段外的边坡目前未发生滑塌，滑坡照片见图1-1。

图1-1 现场照片

1.2塔位地质条件概况

该塔基于2018年6月4号完成定位，塔基位于山坡上，地势较缓，坡度在20 °，为荒坡，发育有灌木植物,塔基大部分地段碎石出露。C腿外侧11米有高度约6.0m的人工边坡，该边坡属于“村村通”道路施工开挖形成的人工边坡，坡面高度约6.0m，坡度约45~50度，C腿中心距离该边坡坡顶最近约12m，人工坡顶上部为自然山坡，坡度在30度左右。塔腿地形见图1-2。外业勘测期间该塔基采用物探、背包钻机、大型钻机（C腿位置）查明地层情况。

该塔基地层岩性依次为碎石、强风化片岩和中等风化片岩。塔基地层和物理力学参数见表1-1，外业勘测照片见图1-2。

外业勘测期间该塔基地质条件稳定，C腿外侧边坡植被茂密，未见滑塌迹象，地质条件稳定。

表1-1 塔基岩土物理力学指标表

图1-2 现场勘测照片

1.3 塔位设计概况

N3227铁塔塔型呼高为JC27151B-54m，基础采用挖孔基础，桩径1.8m，桩长约11.0~14.5m。其中C腿桩径1.8m，桩长11.5m，设计悬臂长度3.1m，桩端嵌岩深度6.8m，桩端持力层为中等风化片岩。根据施工方反馈，该塔基C腿开挖至3.0m处开始变为基岩，需要用风镐破碎开挖，证明开挖地层与勘测报告地层基本一致。塔基基础设计参数见表1-2。

表1-2 铁塔基础设计参数

2边坡滑塌形成及原因分析

2.1边坡滑塌形成过程

2018年06月该塔基定位期间附近未发现滑塌迹象，塔基距离边坡满足避让距离，塔基处地质条件稳定，边坡距离C腿虽较近，但稳定性较好，适宜立塔。

2020年06月试运行前，施工方组织人员全线排查塔基验收，未见滑塌迹象。

2020年11月，甘肃省公司组织复验期间发现该塔基C腿外侧边坡上发生滑塌。

2.2滑塌形成原因

滑坡形成原因涉及岩土性质、地层结构、水文地质条件、地貌、气候、地震、人为因素等多个方面，具体到本塔基分析说明如下：

1）降雨：陇南地区2019年08月期间降雨频繁，依据搜集的气象资料，该月降雨级别到达大暴雨，降雨量超越往年约2~2.5倍。依据礼县气象局提供的第158期雨情快报，8月11日至8月18日期间，本塔基附近雷坝村、教面村、滩坪村、桥头村的降雨量分别为119.1mm、116.4mm、120.8mm、110.9mm。依据甘肃省人民政府关于印发《陇南等地暴雨洪涝灾害灾后恢复重建总体规划》（甘政发2020第51号）文件通知，N1058塔基附近2020年08月降雨量达350~400mm。本次降雨具备时间长、降雨量大等特点，属于中度受灾区。

2）地形地貌：本塔基上部地形坡度在20度左右、斜坡上具汇雨面，降雨形成的径流由高处向下汇集后在C腿附近流入坡下。

3）地层岩性：该塔基地层顺序依次为碎石、下为强~中等风化基岩，碎石透水性较好，基岩透水性较差。

2.3滑塌特征分布情况

经现场调查情况描述如下：该人工边坡面总长度约63m，高度自西向东逐渐升高，高度在3.0~17.0m，坡度在30~45度之间。其中滑塌地段位于C腿附近，其他地段未发生滑塌。滑踏现场照片见图2-1。

图2-1 滑坡现场照片

3施工勘测工作

3.1 勘察目的及任务要求

⑴收集区域地质、水文、气候、地震和人类活动相关资料。

⑵查明边坡的地形、地貌特征，不良地质作用和地质灾害，对地质灾害的成因、类型、分布范围，危害程度及其发展趋势作出评价。

⑶查明勘察范围岩土类型、成因、性状及空间分布情况。

⑷查明拟建场地下水的埋藏条件、类型、补给及排泄条件、季节性变幅及规律。

⑸提供坡体岩土的物理力学性质指标。

⑹对边坡的稳定性进行分析评价。

⑺对欠稳定边坡的整治方案提出建议。

3.3勘测方法及完成工作量

发现该滑坡后，我院及时组织结构、地质、测量人员开展现场工程地质测绘，并及时组织钻探人员及设备开展边坡勘测工作。首先对边坡及周边开展1:500地形图测绘，现场实测地表裂隙等位置信息，并根据地形图布置勘测工作量，沿边坡主轴线布置剖面线6条，采用背包钻机、人工探槽等手段查明滑坡状况。完成的工作量见表3-1。

表3-1 完成工作量一览表

序号	勘察工作内容	单位	完成数量
1	1:500地形测量	km2	0.6
2	地质测绘	km2	0.4
3	钻孔	个	10
4	钻探进尺	m	150
5	探槽	个	3
6	地质点	个	20

4场地工程地质条件

4.1地形地貌

塔基位于山坡上，地势较缓，坡度在20 °，为荒坡，发育有灌木植物,塔基大部分地段碎石出露。C腿外侧11米有高度约6.0m的人工边坡，该边坡属于“村村通”道路施工开挖形成的人工边坡，坡面高度约6.0m，坡度约45~50度，该人工边坡面总长度约63m，高度自西向东逐渐升高，高度在3.0~17.0m，目前坡度在30~45度之间。

4.2地层岩性及物理力学参数

根据现场区域地质资料结合地质测绘、钻探及以往室内试验资料，边坡及周边地层可分为3层，各层岩性特征描述如下：

推荐的各层地基土主要物理力学指标见表4-2。

表4-2土体（岩体）抗剪强度参数取值表

4.3水文地质特征及坡面汇水条件

该场地水文地质条件较为简单，以大气降水补给为主要来源，向低洼处渗流排泄，主要表现为雨水沿岩土分界面下渗。本次勘测及施工图勘测期间，钻孔中均未发现地下水。

4.4地基土腐蚀性

根据地区经验及施工图勘测报告资料：在Ⅱ类场地环境类型条件下，地基土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。

4.5地震动参数

根据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2015）及《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016年版）有关内容：该场地50年超越概率10%的地震动峰值加速度为0.30g，对应的抗震设防烈度为8度，分组为第二组。

5滑坡体稳定性评价和预测

5.1稳定性定性分析

该滑塌体具上厚下薄的特点，在暴雨、地表汇水、高陡临空面造成的不利因素下，因上部土体自重较大，加之下部存在临空面，碎石层在自重作用下沿基岩面发生滑塌。

C腿位于滑塌体上边界外围，该塔腿基础类型为人挖孔桩，桩径1.8m，底部扩大头直径2.6m，桩长11.5m，桩身入岩6.8m，桩端置于滑塌体外围稳定基岩中。据现场观测：铁塔塔材无变形，基础无位移，保护帽完好，塔基场地整体稳定，不影响线路安全运行 。

5.2稳定性定量分析计算剖面

根据滑坡已有变形破坏特征、坡体结构与坡面形态特征，确定滑坡稳定性计算选取1－1’剖面、2－2’剖面、3－3’剖面、4－4’、5-5’及6-6’剖面作为计算模型（图5-1～图5-7）。

图5-1 边坡剖面示意图

图5-2 1-1’剖面计算模型 图5-32-2’剖面计算模型

图5-4 3-3’剖面计算模型 图5-5 4-4’剖面计算模型

图5-6 5-5’剖面计算模型图 5-7 6-6’剖面计算模型

5.3稳定性定量分析计算参数

5.3.1地勘推荐参数

碎石、强风化岩及中风化岩的岩土参数见下表：

表5-1 土体（岩体）抗剪强度参数取值表

5.3.2反演分析

岩土体的力学参数根据已滑塌部位的原始地形反演分析，作为参考坡体土体在暴雨工况下抗剪强度参数的根据，暴雨工况下碎石土层取饱和重度及饱和状态抗剪强度参数，碎石土在暴雨工况按照全部饱和考虑。现场调查判断，在罕见暴雨作用下，滑坡产生了明显的整体变形破坏迹象，表明滑坡整体在暴雨工况下处于变形～滑动状态。因此，对边坡恢复原始地形进行反演分析，反分析暴雨工况碎石层内聚力为8kPa、内摩擦角为30°、重度为21.5kN/m³。

表5-2 土体（岩体）反演抗剪强度参数取值表

5.3.3参数选取

现场调查判断的坡体变形破坏迹象及稳定状态，对坡体岩土参数反演分析，并结合地勘提供参数综合确定岩土体的抗剪强度参数如下：

表5-3 土体抗剪强度参数取值表

5.4稳定性定量分析计算

5.4.1计算方法

由于滑坡界面为碎石土内部，采用bishop圆弧滑动法计算滑坡的稳定性和剩余下滑推力。

图5-6 圆弧形滑面计算模型

式中：F_s——边坡稳定性系数；

c_i——第i计算条块滑面黏聚力(kPa)；

φ_i——第i计算条块滑面内摩擦角(°)；

l_i——第i计算条块滑面长度(m)；

θ_i——第i计算条块滑面倾角(°)，滑面倾向与滑动方向相同时取正值，滑面倾向与滑动方向相反时取负值；

U_i——第i计算条块滑面单位宽度总水压力(kN/m)；

G_i——第i计算条块单位宽度自重(kN/m)；

G_bi——第i计算条块单位宽度竖向附加荷载(kN/m)；方向指向下方时取正值，指向上方时取负值；

Q_i——第i计算条块单位宽度水平荷载(kN/m)；方向指向坡外时取正值，指向坡内时取负值；

h_wi，h_w,i-1——第i及第i-1计算条块滑面前端水头高度(m)；

γ_w——水重度，取10kN/m³；

i——计算条块号，从后方起编；

n——条块数量。

5.4.2计算模型

滑坡稳定性计算选取计算选取1－1’剖面、2－2’剖面、3－3’剖面、4－4’剖面、5－5’剖面及6－6’剖面作为计算模型（图5-1～图5-7），计算软件采用理正岩土6.5版本。

5.4.3计算结果

根据《滑坡防治设计规范》（GB/T38509-2020），滑坡抗滑稳定设计安全系数取值表：

表5-4 滑坡抗滑稳定设计安全系数取值

根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）规定，边坡稳定安全系数表：

表5-5 边坡稳定安全系数表

综合确定安全系数见下表：

表5-6 滑坡稳定性及滑坡推力计算成果表

5.5边坡稳定性综合评价

滑坡已有变形迹象明显，边界清晰，即后缘变形破坏及坡体中下部滑塌等；影响滑坡稳定性的主导因素为强降雨的作用。由定性评价和定量计算结合可知，1~5剖面在暴雨等不利因素作用下，滑坡处于变形阶段，甚至产生整体滑动。因此建议对边坡采取加固措施。

6滑坡推力计算

6.1工程等级、工况及安全系数的确定

6.1.1防治工程等级

根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）规定，边坡按永久性边坡设计，边坡安全等级为一级（见表6-1）。

表6-1 边坡安全等级分级表

根据《滑坡防治设计规范》（GB/T38509-2020）一般滑坡防治工程分级表，3227塔位滑坡防治工程级别为Ⅰ级（表6-2）。

表6-2 一般滑坡防治工程分级表

6.1.2设计工况及计算参数

1）计算参数

滑体土体的天然重度γ＝21.0kN/m³，滑体的饱和重度γ_w＝21.5kN/m³。

现场调查判断的坡体变形破坏迹象及稳定状态，对坡体岩土参数反演分析，并结合地勘提供参数综合确定岩土体的抗剪强度参数如下：

表6-3 土体抗剪强度参数取值表

2）设计工况

3227塔位滑坡防治工程采用设计工况为最不利工况，即工况Ⅱ：自重＋暴雨，天然工况及地震工况作为校核工况。

6.1.3设计标准

3227塔位防治工程安全级别为Ⅰ级。

防治工程设计安全系数取值如下：工况Ⅰ，安全系数取1.35；工况Ⅱ，安全系数取1.25；设计工况选暴雨工况。

防治工程结构设计基准期为50年。

6.2滑坡推力计算

3227塔位防治工程安全级别为Ⅰ级，对整个滑坡体，从滑坡后缘起刷方，坡面坡率 1：0.85，计算刷方后，边坡沿碎石土内部滑动，治理工程所需剩余下滑力。

表6-4 滑坡下滑推力计算成果表（刷方后）

7治理工程设计

7.1设计目标与原则

滑坡防治工程设计以安全可靠、技术可行、经济合理、施工简便为总则，具体如下：

1）防治并举，消除隐患的原则：滑坡的变形破坏主要受地层岩性、地形条件、降雨等因素影响。针对滑坡变形破坏特点，合理控制，科学设计施工，抑制不利因素的发展，同时发展有利因素。

2）防治工程力求确保长治久安滑坡体稳定。各级防治工程必须安全可靠，尽可能维持或改善滑坡区现有自然环境条件，尽量减少对滑体的扰动。

3）防治工程设计要针对滑坡区各部位的实际情况，因地制宜，遵循各类工程配合使用、综合整治的原则。

7.2设计依据与指标

滑坡防治工程安全系数按“自重+暴雨”工况下K=1.25设计，滑坡推力按该工况K=1.25计算，并进行自重工况及自重+地震工况的校核。

根据上节稳定性计算结果，1-1~5-5剖面稳定性不满足规范要求，需要进行治理。

7.3治理方案一：框架锚索+3m高挡墙

边坡进行锚索框架梁、挡墙、骨架护坡及地面、地下排水系统相结合的防治工程设计。

图7-1 治理设计平面图

8滑坡治理前工程监测方案

8.1 监测的目的和任务

为了保证本边坡在治理前、治理过程中和运行中的安全，须对边坡进行变形监测，以分析其变形与趋势，运行状态的稳定性与危险性，做出实时预报与预警。防治工程监测分为施工安全监测、防治效果监测，施工安全监测对滑体进行实时监控，以了解由于工程扰动因素对滑体的影响，并及时指导工程实施、调整工程部署、安排施工进度等。

防治效果监测结合施工安全监测进行，以了解工程实施后滑体的变化特征，为工程的竣工验收提供科学依据。

8.2 监测的目的和任务

⑴监测工作的布置应基本上能控制整个边坡可能的变形，监测设施的布置应考虑长久、稳定、可靠、不易被破坏。

⑵方法和仪器的选择要能反映出边破的变形动态，且仪器维护方便、费用节省的原则。监测仪器的选择原则是：仪器性能可靠、精度足够、使用简易且不易损坏。

⑶施工前监测、施工期监测、处治效果监测和长期监测相结合的原则。

8.3 监测工作方案

边坡稳定性的监测涉及到一系列特定的参数及其随时间的变化量，如降雨量、移动特征，其中最重要的参数是移动特征。边坡的移动特征由滑动面的深度、方向、移动量和移动速度来表征。通过监测这些参数中的一项或多项就能达到监测边坡的目的。

9 施工质量、安全和环保措施

9.1施工质量措施

（1）质量管理组织措施

组成以项目经理为第一责任人，项目总工、质检员、各工序技术负责人和班组质量员为主要责任人的金字塔式质量保证体系，将质量责任目标分解、落实到各级人员，从而实现工程技术、工程质量的网络化管理。

（2）管理措施

①施工组织设计审批制度

由项目经理组织，项目总工负责，组织有关人员学习、熟悉设计资料、相关规范、标准、规程、勘察报告、甲方要求等，并以此为依据进行施工组织设计的编写。

②技术交底与培训制度

a收到设计图纸后，项目经理组织，项目总工负责，组织质检员、各工序工程师等相关管理人员审查施工图纸，总结问题。项目经理督促监理工程师及甲方工程部进行图纸会审工作。

b技术交底必须采用书面形式，图纸会审结束后，项目总工依据图纸及相关规范、规定、勘察报告等分别编写技术交底。工程开工前，由项目总工分别召集各班组进行技术交底，技术交底工作要有会议纪要，并要求参加人签字。

③混凝土灌注申请制度

混凝土首次灌注前项目经理需向总监理工程师报送砼灌筑申请，总监理工程师同意后方可进行施工。

④质量例会制度

a坚持日质量例会制度。项目总工，质检员，技术员及施工班长要对当天施工部位质量情况进行小结，指出存在的问题，提出解决措施，限期整改。

b每周组织一次现场施工质量检查通报会，总结质量目标的落实情况，提出质量改进措施。

9.2施工安全措施

（1）建立项目岗位责任人安全生产责任制

（2）建立项目安全施工教育培训制度

为增强员工安全生产意识，提高全员安全知识、安全管理水平和预防事故能力，施工项目部应建立安全教育制度。

所有进入施工现场工作的人员，特别是新来人员、转岗（场）人员和采用新工艺、新技术、新设备、新材料及特殊工种的操作人员都要进行安全教育。

9.3施工环保措施

（1）生态环保

①在土方开挖时避开雨季，雨季来临前将开挖、弃方的边坡处理完毕。

②施工取土时采取平行作业，边开挖、边平整、计划取土，及时还耕。

③在具备雨水汇水条件的地区，及时设置排水沟及截水沟，避免地表水大量入渗影响治理工程的质量。

（2）水污染防治

①油料、化学物品等不堆放在坡顶及蓄水池附近，并采取措施防止雨水冲刷进入水体，污染地下水和河水。

②施工驻地的生活污水、生活垃圾、粪便等集中处理，不直接排入水体。

③对施工机械严格进行检查，防止油料泄漏。严禁将废油、施工垃圾等随意抛入水体。

（3）原材料与保护资源的措施

①不得使用报废或国家禁用设备，不得超标浪费资源；

②对所用材料要妥善保管，不得浪费；

③占用土地要遵循“少占多利用”的原则。

10 施工检测内容及要求

（1）锚索锚固段必须除锈、除油污。锚索按设计要求绑扎紧箍环和扩张环，自由段除锈后，涂抹 黄油立即外套塑料管，两头用铁丝扎紧，并用电工胶布缠封；锚杆按设计要求镶焊定位环，自由段除锈后，涂抹黄油立即外套塑料管，两头用铁丝扎紧，并用电工胶布缠封。

（2）锚索材料采用高强度、低松弛预应力钢绞线，直径为 15.24mm，极限抗拉强度 1860Mpa，要求顺直、无损伤、无死弯；锚杆材料采用 Φ28mm 钢筋。锚索、锚杆在施工前，应根据规范要求对杆体材料进行拉拔试验。施工结束后，按《岩土锚杆(索)技术规程》（CECS22：2005）进行工程质量检验。

11结论及建议

⑴该塔基位于山坡上，地势较缓，坡度在20 °，为荒坡，发育有灌木植物,塔基大部分地段碎石出露。C腿外发育有人工边坡，该人工边坡面总长度约63m，高度自西向东逐渐升高，高度在3.0~17.0m，坡度在30~45度之间。其中滑塌地段位于C腿附近，其他地段未发生滑塌。

⑵该边坡场地地层岩性依次为碎石、强风化片岩和中等风化片岩。上部碎石厚度在1.4~8.0m之间不等，下部的强~中等风化片岩属于稳定基岩。

⑶边坡场地水文地质条件较为简单，以大气降水补给为主要来源，向低洼处渗流排泄，主要表现为雨水沿岩土分界面下渗。本次勘测及施工图勘测期间，钻孔中均未发现地下水。

该边坡地势上北高南低，整体呈斜面状，坡度较缓，塔基C腿上部斜坡的汇流面积约560m²，降雨形成的地表径流沿坡面向下流动，在C腿附近流向边坡，建议修筑截排水沟。

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作者简介：姓名：谢林兴（1988.09--）；性别：男，民族：汉，籍贯：广东省阳春人，学历：本科；现有职称：中级工程师；研究方向：工程技术