浙北变电站站址边坡支护方案.docx

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浙北变电站站址边坡支护方案

1000kV浙北变电站高填方边坡支护优化设计研究

目录

1工程概况1

2站址工程地质条件2

2.1地形地貌2

2.2地层岩性3

2.3地下水4

2.4不良地质作用4

3山体边坡稳定性评价4

3.1天然山体总体稳定性评价4

3.2填方后山体稳定性计算与评价5

3.3挖方区山体稳定性计算与评价（摘高边坡专题一部分，到时再增加）

4填方区边坡支护措施

4.1支护方案的比较与确定

4.1.1拟选工程支护方案论证9

4.1.1.1拟建工程填土高度情况的介绍（对填方高度进行分段，对填方较低的区域挡墙形式作一简单介绍，然后对高填方作定义，引到本工程的关键点---高填方）

4.1.1.2拟选工程支护方案论证高填方支护区域介绍（东北侧约21m），相对于高填方区，目前主要可采用哪些方案，论述各方案的优缺点，然后推出适合本工程的方案，加以详细的论述、计算和比较。

经昨天的初步大纲评审，初步确定衡重式挡土墙、衡重式挡土墙+上部6m生态加筋土挡墙、预应力锚索+钢筋混凝土挡墙。

不知从你们的经验出发，有没更新颖的方案？

）

4.1.2技术经济分析10

5推荐方案施工要求

5.1挡墙施工10

5.2锚杆施工11

5.3挡墙与所址地基处理衔接11

6结论与建议11

浙北变电站站址边坡支护方案

1工程概况

1000kV浙北变电站位于浙江省湖州市安吉县昆铜乡境内，距昆铜镇2.5km，站址北侧有乡级柏油公路通往昆铜镇，并与北侧距其约5km的S11省道相连接，交通十分便利。

站址区为侵蚀—剥蚀丘陵区，地形起伏较大，地面高程在36.30m～93.72m之间。

结合总平面和竖向布置，土方就地平衡的原则，站址区平整后高程为61.50m～70.50m，结合场地地形图，填方区回填高度61.50m～70.50m局部达25m，属于高回填区。

选择经济合理的边坡支挡结构，确保填方区的稳定，同时对节约占地面积、减少工程投资等意义十分重大。

支挡结构包括挡土墙、抗滑桩、预应力锚索等支撑和锚固结构，用来支撑、加固回填土或山坡土体，防止其坍塌的一种建筑物。

支挡结构是岩土工程中的一个重要组成部分，随着我国国民经济水平的提高与基本建设的不断发展，一级支挡结构技术水平的提高和减少环境破坏、节约用地观念的加强等，支挡结构在岩土工程中的使用越来越广泛，在工程建设中所占的比重也越来越大。

由于我国的一些地区石料来源丰富，就地取材方便，再主要还是施工方法简单，因此，在过很长一段时间内，石砌的重力式挡土墙是我国岩土工程中广泛采用的主要支挡结构。

在侧向土压力的作用下，重力挡土墙的稳定性主要靠墙身的自重来维持。

但重力式挡土墙由于其截面大、圬工数量多、施工进度慢，在地形困难、石料缺乏地区应用不便，使用上缺点也很明显。

随着新技术的进一步研究，新型、轻型的支挡结构得到广泛应用，这些新型的支挡结构具有结构轻、施工快捷、便于预制和机械化施工、节省材料和劳动力、造价低等优点，主要如卸荷板式挡土墙、锚杆挡土墙、加筋土挡土墙、土钉墙、锚定板挡土墙、抗滑桩、预应力锚索等结构形式。

岩土工程生态环境保护问题已在岩土工程界得到广泛重视，支挡结构的设计和施工如何与边坡有机结合，这是当前支挡结构设计面临的新问题。

设计前认真进行调查研究，广泛收集资料，查明山体和地基的工程地质、水文地质条件，获取岩土物理力学参数，充分进行方案比选。

结合总平面和竖向布置，在尽量合理的前提下减少高填方区，减少挡土墙的工程量。

无论采用哪种方案，在满足技术安全、可行的同时，造价比较应该是一项综合性的计算，应该考虑土地、植被、环境协调、水土保持等诸多因素。

随着社会文明的进程，今后我国对土地征用，植被保护、环境保护、水土保持等社会和谐问题会越来越重视，工程建设中治理边坡的措施、方案选择将会受到明显的制约和影响，挡土墙在高边坡治理技术中的应用会得到更多的普及和发展。

经济适用的挡土墙设计，需要岩土、结构专业知识的相互结合，首先要确定合理的墙体形式，准确判断地质参数，设计方案的优化比比计算方法和计算精度的优化更重要、更有意义，而设计方案的优化比较又必须重视综合效益和社会效益。

预应力锚索是通过对锚索施加张拉力以加固岩土体使其达到稳定状态或改善内部应力状况的支挡结构。

锚索是一种主要承受拉力的杆状构件，它是通过钻孔及注浆体将钢绞线固定于深部稳定地层中，在被加固体表面对钢绞线张拉产生预应力，从而达到使加固体稳定和限制其变形的目的。

预应力的锚固技术最大的特点是能够充分利用岩土体自身强度和自承能力，大大减轻结构自重，节省工程材料，是高效和经济的加固技术。

预应力锚索与圬工类结构比较具有以下特点：

1、具有一定的柔性

2、深层加固

3、主动加固

预应力锚索结构是在岩土体及被加固建筑物产生变形之间就发挥作用，与挡土墙、抗滑桩等支挡结构在岩土体变形后才发挥作用的被动受力状态有着本质区别。

4、随机补强，应用范围广

5、施工快捷灵活

6、经济性好

2站址工程地质条件

2.1地形地貌

站址区为侵蚀-剥蚀丘陵区，地形起伏较大，地面高程在36.30m-93.72m之间。

2.2地层岩性

根据地质调查及本次勘测资料，站址区第四系地层为粘性土及碎石及全风化粉砂岩，下伏粉砂岩，其岩性自上至下分别为：

①粉质粘土、粘土（硬塑）

灰黄、黄褐色，硬塑，含少量铁质结核，无摇震反应，稍有光滑，干强度中等、韧性中等，以粉质粘土为主，局部相变为粘土，分布于丘陵山坡底部的表层，厚度一般为2.80～5.50m。

②粉质粘土、粘土（硬塑）

黄褐色，硬塑，含少量铁质结核，无摇震反应，稍有光滑，干强度中等、韧性中等，混多量碎石，分布于①粉质粘土、粘土（硬塑）层下部，仅在ZK1和ZK2钻孔被揭露，厚度一般为1.60m～4.20m。

③碎石（中密）

黄褐色，黄色，母岩成分为粉砂岩，颗粒级配差，呈棱角状，磨圆差，排列无序，中等风化，混多量粘性土，中密，饱和。

分布于②粉质粘土、粘土（硬塑）层下部，仅在ZK2和ZK5钻孔被揭露，厚度一般为4.80m～11.10m。

3-1碎石（密实）

黄褐色，黄色，母岩成分为粉砂岩，颗粒级配差，呈棱角状，磨圆差，排列无序，中等风化，混多量粘性土，中密，饱和。

分布于②粉质粘土、粘土（硬塑）层下部，仅在ZK5钻孔被揭露，ZK5钻孔深达20m未穿透此层。

④粉砂岩（全风化）

灰黄色，主要矿物成分为石英、长石，散体结构，全风化，岩石结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，岩体呈砂状。

该层分布于丘陵顶部、中部地表，厚度一般为1.70m～3.90m。

⑤粉砂岩（强风化）

灰黄色，主要矿物成分为为石英、长石，泥质胶结，细粒结构，中厚层构造，呈碎块状。

强风化，岩石结构大部分破坏，矿物成分显著变化，长石风化为次生粘土矿物，结构面错综复杂，风化裂隙密集发育，多充填粘性土。

结构体为2cm—20cm无序小块和碎屑，稳定性极差，接近松散体介质。

岩石坚硬程度为软岩，岩体完整程度为极破碎，基本质量等级为Ⅴ。

主要分布于丘陵顶部、中部的④粉砂岩（全风化）层及丘陵底部②粉质粘土、粘土（硬塑）层、③碎石层下部，厚度一般为3.90m～6.50m。

⑥粉砂岩（中等风化）

黄褐色、灰色，主要矿物成分为石英、长石，泥质胶结，钙质胶结，细粒结构，中厚层构造，呈块状。

中等风化，结构大部分完好，结构面错综复杂，风化裂隙相对发育，沿节理裂隙面出现次生矿物，裂隙中充填少量风化物。

结构体为20cm—80cm无序碎块，结构面结合差，岩体为碎裂状结构。

因测区该层岩石结构和风化程度的差异，导致岩石的坚硬程度存在一定的差异，根据岩石力学试验的结果，岩石坚硬程度为软岩。

因测区岩体为倾斜岩层，受构造作用的影响，岩体的完整程度也存在差异，为较破碎和破碎，且以破碎为主，相应的岩体基本质量等级为Ⅴ。

2.3地下水

地下水存在于站址区丘陵底部第四系地层及粉砂岩强风化层中，地下水埋藏较浅，一般为0.4m~3.0m，为第四系孔隙潜水，含水层为第四系冲积砾卵石及粉砂岩强风化层。

其它地段未见地下水，根据二件地下水试样分析结果和《岩土工程勘察规范》第12.2.1条，地下水对混凝土无腐蚀性。

2.4不良地质作用

根据本次勘测及已有资料，站址南侧邻近区域山体存在陡边坡A、B、C，均为稳定边坡。

未发现其他不良地质作用，适宜建站。

3山体边坡稳定性评价

3.1天然山体总体稳定性评价

站址区南侧存在A、B、C山体天然边坡是否稳定的工程地质问题，根据地质调查和已有资料，A、B、C山体天然边坡为同一地质地貌单元。

坡面高程为82.22m~262.31m，由南向北倾斜，自然地形坡角为29°~49°植被较为发育，根据探井揭露及区域地质资料，A、B、C山体天然边坡岩性为上覆少量植土及强风化粉砂岩，下伏中风化粉砂岩，强风化粉砂岩的厚度为1m~3m，由坡底至坡顶逐渐变薄，节理裂隙密集发育，其中充填粘性土，存在软弱结构面，为相对不稳定部分。

该部分在内外动力地质作用下，于地质历史时期早已滑落，形成现在的稳定状态。

下部中等风化粉砂岩，为节理裂隙相对不发育的块状结构岩体，结构面相互牵制，无软弱结构面和地下水的作用，层理虽为坡向结构面，但其倾角大于坡角，坡向没有陡峭临空面，岩体基本稳定，接近弹性各向同性体。

根据地质调查，该区域未发生过滑坡现象，地质历史已验证其稳定性，现具体分述如下：

边坡A

下部中等风化粉砂岩中存在三组结构面，一组为层理，产状为5°∠68°，第二组为节理，较发育，产状为265°∠45°。

第三组为节理，不发育，产状为91°∠18°。

边坡B

下部中等风化粉砂岩中存在四组结构面，一组为层理，产状为8°∠64°。

第二组为节理，较发育，产状为298°∠35°。

第三组为节理，不发育，产状为89°∠18°。

第四组为节理，不发育，产状为150°∠75°

边坡C

下部中等风化粉砂岩中存在四组结构面，一组为层理，产状为26°∠60°，第二组为节理，不发育，产状为110°∠90°。

第三组为节理，不发育，产状为328°∠74°。

第四组为节理，不发育，产状为286°∠89°。

综上所述，A、B、C山体天然边坡为稳定边坡。

增加赤平投影图

3.2填方后山体稳定性计算与评价

一、填方后山体稳定性计算

本工程山体坡度陡于1：

2.5，除应保证填方边坡的稳定性外（填方坡率按1:

1.5～1:

2.0考虑），还应预防填方沿地面陡坡下滑。

填方下滑一般有沿其底接触面滑动及填方连同基底下的山体覆盖层沿基岩面或软弱结构面滑动两种。

（一）计算参数的确定

计算参数主要包括滑体土容重及滑带土的抗剪强度参数（C、φ值）。

1、填方容重

本工程填方主要为开山土石混合料，计算填方天然重度统一取20kN／m3，饱水重度取21kN/m3。

2、填方基底抗剪强度参数C、φ值

滑坡稳定性计算过程中滑带土抗剪强度参数取值表

天然抗剪强度

饱和抗剪强度

C（kPa）

φ（°）

C（kPa）

φ（°）

（二）计算工况选取

工况1——自重天然状态，安全系数取1.20。

工况2——自重+持续暴雨，安全系数取1.10。

（三）滑坡推力及稳定性计算

1、稳定性计算公式选择

采用基于极限平衡理论的折线型滑动面的传递系数法，分别以Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ剖面（选取填方区高度最大的位置）计算斜坡的稳定性系数，来评价斜坡的稳定性及计算滑坡推力（剪出位置为填方与基底接触面）。

（1）滑坡稳定性系数Fs计算公式

（1）

式中：

Wi—第i条块的重量（kN/m）；

i—第i条块滑面倾角（°）；

φi—第i条块内摩擦角（°）；

Ci—第i条块内聚力（kPa）；

Li—第i条块滑面长度（m）；

j—第i-1块段的剩余下滑力传递至第i块段时的传递系数（j=i），即j=cos（i-1-i）-sin（i-1-i）tanφi；

Rn=Wncosntanφi+CnLn

Tn=Wnsinn。

（2）剩余推力计算公式：

Ei=KWisinαi+iEi-1-Wicosαitanφi-CiLi

（2）

式中：

K—安全系数，取1.2；

其余符号意义同稳定系数计算公式。

2、计算结果

剖面编号

天然工况（Ks）

暴雨工况（Ks）

Ⅰ－Ⅰ

Ⅱ－Ⅱ

二、斜坡稳定性评价

（一）评价标准：

根据《三峡库区三期地质灾害防治工程地质勘察技术要求》，斜坡稳定性状态按稳定系数Fs分四级，其中界定斜坡稳定程度与工况条件及斜坡灾害程度分级有关，当某一工况条件下斜坡稳定系数大于或等于斜坡稳定性安全系数时，该斜坡在该工况下的稳定性可视为满足要求。

斜坡稳定性分级评价标准

稳定性系数Fs

Fs＜1.0

1.0＜Fs＜1.05

1.05＜Fs＜Fst

Fs＞Fst

稳定状态

不稳定

欠稳定

基本稳定

稳定

备注

Fst为斜坡稳定性安全系数

（二）斜坡稳定性评价

根据上述评价标准，填方后山斜坡稳定性评价结果见下表。

填方后斜坡稳定性及剩余下滑力计算结果统计表

剖面编号

计算工况

稳定系数Ks

稳定状态

安全系数

Ks

剩余下滑力（kN/m）

备注

Ⅰ－Ⅰ

工况1：

自重

工况2：

自重+暴雨

Ⅱ－Ⅱ

工况1：

自重

工况2：

自重+暴雨

从表中可以看出，当安全系数取K=1.2时，斜坡在天然状态下（工况1）稳定系数为Fs=，表明斜坡处于状态。

4填方区边坡支护措施

4.1工程支护方案的比较与确定

4.1.1填方区概述及分级原则

4.1.1.1概述

拟建工程所在的区域为侵蚀-剥蚀丘陵区，地形起伏较大，地面高程在43.30m-93.72m之间。

场地现以茶叶地和松树林为主。

场地东侧分布一水塘，地洼处水深可达3～4m。

结合总平面和竖向布置，土方就地平衡的原则，场地的填方区域的最大高度为20.7m，

常用的支挡结构有重力式挡土墙、衡重式挡土墙、卸荷板式挡土墙、托盘式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、锚杆挡土墙、锚定板挡土墙、加筋土的挡土墙、土钉墙、抗滑桩、桩板式挡土墙、桩基托梁挡土墙和预应力锚索等各方案的组合形式。

4.1.1.2挡土墙设计分级

（1）重力式挡土墙是过去用的较多的一种挡土结构型式，但重力式挡土墙结构的基础宽度较大，影响土地的开发利用，对于高大挡土墙，往往是不经济的，所以规范规定：

“重力式挡土墙宜用于高度小于6m，地层稳定、开挖土石方时不会危及相邻建筑物安全的地段”。

根据规范及结合工程所处的区域特点，6m以下的挡土墙考虑采用重力式挡墙。

而对于6～12m的挡土墙，在地基强度较大的地段，墙高大于6m时，卸荷板式挡土墙与衡重式挡土墙比较显示优越性，铁路系统目前在《铁路路基支挡结构设计规范》中规定着两种形式的挡土墙使用范围为墙高大于6m、小于12m的路肩墙。

在考虑综合因素的基础上，站址所在区域石材丰富，就地取材方便的具体情况，本工程10m以下的挡土墙确定采用衡重式挡土墙结构。

（2）结合总平及竖向布置的设计特点，经过统计，墙后10～15m高填土区域长度占整个挡土墙长度的30%，设计合理与否直接影响到工程的总投资，根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002），查阅相关技术资料，结合工程经验及挡墙选型的研究，对这个高度区段的挡土墙采用衡重式挡土墙和扶壁式挡土墙进行技术经济比较。

通过以上的技术经济比较，衡重式挡土墙具有的优点，而且工程所在地石材丰富，就地取材方便，选择采用衡重式挡土墙。

（3）对高度大于15m的挡土墙属于高填方挡土墙，本工程高填方区主要位于站址东北角的山岙区域，结合工程竖向布置形式，填方高度在16.7～20.7m，采用常规的重力式挡土墙，不但不能满足要求，而且工程量巨大，造价高；而且由于坡体高，在其他因素影响下，其可能产生的下滑力也较大，破坏性巨大，存在较大的风险。

因此如何经济合理地确定挡土墙的结构形式便显得尤为重要。

本专题对高填方区的挡土墙进行详细的论述并进行技术经济比较，选择最优方案

4.1.2高填方区支护方案

4.1.2.1概述

1、重力式挡墙

2、衡重式挡墙＋放坡

3、衡重式挡墙＋加筋土挡墙

预应力锚索是通过对锚索施加张拉力以加固岩土体使其达到稳定状态或改善内部应力状况的支挡结构。

锚索是一种主要承受拉力的杆状构件，它是通过钻孔及注浆体将钢绞线固定于深部稳定地层中，在被加固体表面对钢绞线张拉产生预应力，从而达到使加固体稳定和限制其变形的目的。

预应力的锚固技术最大的特点是能够充分利用岩土体自身强度和自承能力，大大减轻结构自重，节省工程材料，是高效和经济的加固技术。

预应力锚索与圬工类结构比较具有以下特点：

1、具有一定的柔性

2、深层加固

3、主动加固

预应力锚索结构是在岩土体及被加固建筑物产生变形之间就发挥作用，与挡土墙、抗滑桩等支挡结构在岩土体变形后才发挥作用的被动受力状态有着本质区别。

4、随机补强，应用范围广

5、施工快捷灵活

6、经济性好

4.1.2技术经济分析

1、不涉及征地，墙身造价高

2、涉及征地

3、涉及征地，与2相比较少

4.2小结

选用方案3

5施工要求

5.1挡墙施工

1、挡墙墙身采用块石灌C20细石混凝土砌筑，基底确保座落于中风化基岩；

2、挡墙墙身设置%%c110PVC管泄水孔@2mx2m，外倾5％，进水段外包u-200无纺土工布，反滤层采用500（长）x500（宽）x300（厚）的碎砾石；

3、挡墙每隔10～20m设置伸缩缝一道，缝中填塞沥青麻筋或其他有弹性的防水材料，填塞深度不小于15cm；

4、挡墙压顶采用100厚C20素混凝土；

5、考虑挡墙后侧回填基本采用开山土石混合料，回填应满足以下要求：

（1）当石块含量大于75％时，将石块大面朝下，小面朝上分开摆平放稳，缝隙内填以土或石屑，每层厚度不大于0.5m，大致整平后夯实；

（2）当石块含量为50～75％时，石块除按上法摆平放稳外，石块间隙应放大至难能容纳夯底面积，以便于夯实，每层厚度不大于0.3m；（3）当石块含量小于50％时，可在卸土后随摆石块随匀土，平整成厚0.3m，再夯实。

如石块过大，可挖一洞穴埋入，以免妨碍夯压。

5.2锚杆施工

1、锚杆采用钻机成孔，孔径%%c110，孔距允许偏差±100mm，孔深允许偏差±100mm，成孔倾角偏差±5%。

2、锚杆采用32钢筋，钢筋使用前应调直、除锈、除油并沿轴线方向每隔1.5m设置一个定位支架以保证钢筋的保护层厚度。

3、锚杆注浆采用M30水泥砂浆，水泥为42.5普通硅酸盐水泥，配合比宜按实验确定，注浆压力不小于0.5MPa。

施工时水泥砂浆应搅拌均匀，一次拌和的水泥砂浆应在初凝前用完。

4、锚杆施工要求自上而下进行，下排锚杆需在上排锚杆浆体强度达到设计强度80％方可进行。

5.3挡墙与所址地基处理衔接

挡墙先行施工，强夯与挡墙间距应预留1倍夯锤直径，否则会影响挡墙稳定。

6结论与建议