临近高压电塔的老滑坡带高边坡变形监测方案设计_何巧.pdf

LOW CARBON WORLD 2022/11临近高压电塔的老滑坡带高边坡变形监测方案设计何巧（广州城市职业学院，广东 广州 551040）【摘要】以广东省在建高速公路中某临近高压电塔的老滑坡复活工点治理工程为背景，通过对滑坡点地理位置、地质条件、滑坡成因、稳定性、危害性进行分析，设计监测方案，指导开展施工，提供设计调整依据，保障高压电塔、边坡施工顺利实施，为类似工程监测提供参考。【关键词】边坡监测；滑坡复活；高压电塔；监测点【中图分类号】P64【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2022）11-0070-030引言高速公路是交通运输大动脉，是社会经济发展的重要基础设施，广东省高速公路网日渐趋于完善并逐步向粤西粤北等山区方向发展，基本形成以“九纵五横两环”为主骨架路网布局的高速公路网。山区高速公路在建设施工过程中存在较多高边坡的施工情况，特别是高边坡施工作业，易产生滑塌，其危害性较大，因此，高边坡稳定性监测尤为重要。1工程背景1.1工点概况广东省某高速公路途径粤西地市，总里程为157 km。其中 K33+438+615 右侧路堑设计为四级边坡，边坡上方约 63 m 处、垂直高度约 39 m 处为800 kV 楚穗直流线高压线塔，该线路为西电东输主干道，边坡下方是龙塘村，居住人口 76 人。边坡施工期间，受连续强降雨影响，山体出现贯穿裂缝，长约 160 m，最大宽度约 20 cm，最大下错约50 cm，呈弧形圈椅状，存在整体滑动的可能。经调查，该山体在 1940 年 6 月发生过一次大型山体滑坡；2006 年 8 月，该山体再次出现山体裂缝，裂缝最大宽度约 20 cm，裂缝长度约 50 m，未出现大的滑坡现象。1.2滑坡成因分析根据资料及调查，此次滑坡的主要原因如下：地质构造。该区域地质结构破碎，存在软弱夹层，易于渗水。施工因素。边坡施工开挖，破坏原有土体平衡。水的作用。连续降雨，地表水渗入土体，软化土体强度1。老滑坡复活。该山体有过滑坡历史，存在滑坡基因，山体整体稳定性差。1.3山体稳定分析根据山体的工程地质条件、裂缝分布范围、边坡病害严重程度2等，将其分为两个病害区，如图 1 所示。区，为新滑坡区，该区域浅层滑体平行滑动方向长约 110 m，垂直滑动方向宽约 130 m，滑体平均厚度约 8 m，体积约 10.6 万 m3，属浅层中型滑坡，为不稳定区；区，该段路堑目前处于欠稳定状态，在开挖期间极易发生滑动，其滑面仍为多层（泥化夹层），平行滑动方向长约 70 m，垂直滑动方向宽约140 m，滑体平均厚度约 8 m，体积约 8 万 m3，属浅层小型滑坡，为欠稳定区。1.4滑坡危害分析坡顶800 kV 楚穗直流线路属国家西电东送工程重点线路，是南方电网主网架，送电量约占广州市年用电量的 30%。坡脚龙塘村现有住户 21 户，人口76 人，房屋 31 栋。若边坡出现整体滑动，损失将无法估量。2设计思路监测方案设计遵循预防为主原则，重点监测主滑坡区域及危害较大的重点部位，在结合现场高压电塔、边坡施工、居民安全的特殊情况以及地理位置、地质条件、水文条件、滑坡成因、稳定性评价等因素的综合分析基础上，按不同区域、不同时间阶段、不同监测重点多角度设计，制定滑坡体综合监测方图1滑坡分区区区后缘裂缝低碳技术70DOI:10.16844/10-1007/tk.2022.11.020LOW CARBON WORLD 2022/11案，务求及时监测、及时预报、及时采取措施。2.1分阶段设计监测工作分为 3 个阶段：抢险阶段、施工阶段、运营阶段。针对各阶段变形特点和滑动主因，制定相应的监测内容和方法。2.1.1抢险阶段抢险阶段停止施工及一切破坏边坡稳定的活动，同时对坡脚位置实施堆土反压，坡面覆盖保护，裂缝填缝处理，修砌排水沟。监测分析山体是否有继续滑塌的趋势。2.1.2施工阶段根据施工进度和动态监测施工过程中边坡的稳定性，分析在不同施工阶段边坡的变形情况，及时指导施工进度及工序，为设计变更提供参考，及时调整方案。2.1.3运营阶段施工完成后，对边坡的使用运行继续进行监测，监测时间为两年，为运营维护单位提供边坡变化数据，及时提出维护建议。2.2分区设计通过分析山体稳定性及监测对象重要性，以K33+535 附近冲沟为界，将滑坡区分为区新滑坡区、区欠稳定区两个滑坡监测区以及电塔监测区、边坡监测区。（1）区为新滑坡区，位于 K33+320+535 段，长约 215 m，为不稳定区，该区新滑坡体（浅层）平行滑动，滑动长度及宽度较长，滑坡区上方为高压电塔，下方为山塘村居民点，一旦出现滑坡，将造成巨大的财产损失，因此将其确定为抢险阶段和施工阶段的重点监测区域。（2）区为欠稳定区，位于 K33+535+615 段，长度约 180 m，历史上也曾经发生过滑坡，目前该段坡面暂未发现明显开裂变形，其破坏模式最大可能为边坡开挖引起老滑坡的局部或整体复活。边坡施工阶段为次重点监测区域。（3）电塔监测区，根据南方电网要求，监测电塔周边土体、电塔基础部分、电塔塔身部位、电塔塔顶部位变形，与高压输电线路安全运行关系重大，涉及巨大经济损失，该区域定为重点监测区。（4）边坡监测区，重点对边坡各级平台进行监测，包括平台表面位移、深层水平位移、裂缝、坡面锚杆应力、各级边坡的深层位移，为确保安全施工，该区域定为重点监测区。3主要监控点布设3.1位移沉降点主要考虑布设滑坡体及电塔监测点，共布设监测点 24 个，其中电塔 4 个，主要分布于电塔基础滑坡区侧 2 个，塔顶 2 个，用于监测电塔的位移沉降及塔身倾斜；边坡 20 个，分布于滑坡区圆弧顶和坡脚位置，其中区为新滑坡区，重点监测区域，共布设15 个点，区为欠稳定区，布设 5 个点，用于监测边坡的地表位移和沉降3。3.2深层监测点布设共埋设深层水平位移监测点（测斜孔）14 个，其中坡上有 7 个，现路基面有 3 个，路坡脚 4 个。测斜孔的埋设位置结合补勘钻孔点位进行布设，用于判断堑顶电塔稳定与否、山体整体稳定情况，路基往下监测 3 个点是监测靠近山塘村居民点一层的土体位移情况，监测边坡是否对居民点产生影响。3.3裂缝监测点布设在滑坡后缘裂缝布设 5 对监测点，区在坡顶及两侧布设 3 个，区在坡顶裂缝处布设 2 个。3.4降雨量监测和土壤湿度监测降雨量对边坡影响具有一定滞后性，通过监测有效降雨量，将其作为评价边坡抗灾能力大小的指标，可以很好地解决降雨量的损失问题和降雨的滞后性问题4。根据目前的工程经验总结：有效降雨量的计算如式（1）所示。R=yn=xqnrn。（1）式中：R有效降雨量，mm；y降雨时期天数；x降雨时期计算终止时期；q降雨量折减系数；rn前第 n 天降雨量，mm。在山塘村房顶设置雨量计，记录并且监测每天降雨量。同时，滑坡体内布设 1 孔 5 点土壤湿度传感器。3.5日常病害巡查巡查的主要内容包括：边坡施工进度，施工现状。已有裂缝的发展情况以及新裂缝的形态、影响范围。边坡坡脚以及附近渗水情况。3.6监测精度及预警值按监测等级、规范要求及现场情况，确定主要检测内容精度指标：裂缝精度。监测地表裂缝、错位变化情况，监测精度不低于 1 mm。水平位移。水平位移监测的点位中误差小于 1.5 mm。垂直位移。垂直位移的监测精度为高程中误差小于 0.5 mm。部分监测内容精度根据设计要求确定。预警值根据地质条件、规范要求，设计要求和结构物重要程度，结合工程经验及参建各方意见确定，控制标准和监测预警值制定如下5。（1）滑坡裂缝上方和电塔下方加固施工控制标准变形速率 2 mm/d，预警标准 5 mm/d 且连续 2 d低碳技术71LOW CARBON WORLD 2022/11（范围：1/3 以上监测点）。（2）滑坡裂缝下方堆积体加固施工控制标准为3 mm/d，预警标准 5 mm/d 且连续 3 d（范围：1/3 以上监测点）。（3）当发现滑坡上所观测的监测点均发生位移，滑坡的变形突然加剧，同时有 1/3 的监测点位移总量超过 200 mm 时，及时提出预警。4监测数据整理及分析比较观测点相邻周期观测值之差与限差（两倍中误差）差值，如果周期差值小于限差，则可认为观测点在这一周期内是稳定的。需要注意的是，即使每相邻周期观测值之差很小，当利用回归方程发现有异常观测值和呈现一定趋势时，也应认为观测点有变形6。在整体观测过程中，根据监测数据（取部分水平位移监测点数据）及地表横向水平位移/时间曲线（图 2），得出如下分析。（1）区主滑动区，监测点（C02、C03、C04、C05、C06）累计变形值为 70150 mm，最大点在滑坡圆弧顶位置（C05）。（2）区（C07、C08、C09）坡体基本稳定，未出现滑坡迹象。（3）抢险阶段。经过减载、反压等措施，滑坡体在2018 年 4 月前，基本处于稳定状态；49 月出现较大的滑动迹象，主要原因是广东夏季台风、连续强降雨天气较多。（4）施工阶段。2018 年 10 月至 2019 年 5 月，水平位移变形值出现较大变化，该时间段处于边坡施工阶段，对土体扰动较大。施工过程中，多次发出预警值，设计、施工方及时调整施工顺序及工艺，施工后期，监测数据逐渐恢复正常。（5）运营阶段。2019 年 6 月后，区变形值逐渐趋于平缓，该阶段边坡已经完成，受边坡防护作用，滑坡体滑动减缓。后续基本不再出现滑动迹象，滑坡体整体处于稳定状态。5结语监测方案涉及老滑坡的治理、高压电塔运营安全、村民人身安全，其责任大，技术难度高。因此，合理有效的监测方案，可以及时预警施工过程中边坡可能出现的整体失稳，避免造成重大损失；也能够及时指导施工进度及工艺调整，验证设计参数，指导应急措施。本监测方案总结如下。（1）准确分析老滑坡复活内外因素是关键工作，能够决定监测方案的可靠性。（2）充分调查周边地物并分析影响及危害，统筹考虑治理方案、施工工艺及进度、不同阶段工程特性设计。（3）重点监测高压电塔部分，结合电力规范、原设计及运维单位要求，合理制定精度及预警值，确保高压电塔的监测数据敏感度7。（4）充分预估边坡滑塌可能产生的损失，设置较大的保障系数。（5）建立高效的反馈机制，及时进行设计及施工的调整，尽可能减小危害。（6）施工单位要提高重视，配合做好监测点的保护工作，保障监测数据连续性，特别是部分重要监测位置的监测点。（7）考虑高压电磁场对监测设备的干扰，选用合适的仪器和监测方法，提高监测数据的可靠性。参考文献1 马菖林.复活老滑坡的稳定性及其治理措施研究J.西部交通科技，2014（5）：35-38.2 鄢国权.山体滑坡稳定性分析与监测研究J.西部资源，2022（3）：104-105，108.3 李亚玲，苏海峰，李铭全.滑坡监测方法研究综述J.西南公路，2015（4）：153-156，164.4 陈强，邹正明，汪家林.山区高速公路边坡监测与动态化设计施工实例分析J.防灾减灾工程学报，2006（3）：332-336.5 魏大川，彭书良，孙宁.广东梅州抽水蓄能电站左侧边坡监测预警的应用研究C/中国建筑学会工程勘察分会.第十三届全国边坡工程技术大会论文集.林芝：第十三届全国边坡工程技术大会，2021：210-216.6 谷玉宝，万磊，王旭东.金寨 500 kV 变电站变形监测方案设计数据分析J.福建建筑，2020（5）：125-129，144.7 李晓峰，刘先林，陈胜伟.超高压电塔下路堑边坡加固防护研究J.西部交通科技，2014（3）：32-37.作者简介：何巧（1987），男，汉族，广东广州人，本科，工程师，主要从事工程测量教学及相关技术应用研究工作。图2地表横向水平位移/时间曲线三级平台地表横向水平位移/时间曲线（2017 年 12 月 25 日起）水平位移/mm020-204060801001201401602017/12/252018/8/262019/4/272019/12/27K33-CO2K33-CO3K33-CO4K33-CO5K33-CO6K33-CO7K33-CO8K33-CO9监测日期低碳技术72