摘要：山地变电站地形复杂，大部分存在较高的填方边坡。变电站施工周期短，高填方区无法得到足够的静置时间，采用土工布处理高填方边坡能有效的减小边坡沉降量，减少不均匀沉降，对类似的工程问题有一定的借鉴意义。
关键词：变电站；高填方边坡；土工布
引言
变电站作为电力系统的一个组成部分，在国家建设和发展过程中发挥着重要作用，是生产生活中不可缺少的部分，很多城市已把低电压等级变电站纳入城市规划。但是相对于超高压和特高压的变电站，由于电压等级高、用地面积大等因素，大部分建设于人员密度相对较小的农村、山区。特别是在多山的西南地区，遵循安全可靠、经济合理、环境友好、节约用地等原则，变电站的选择多避开了农田，不占或少占耕地、林地，故很大一部分变电站位于地形起伏较大的山地上。
山地区域的变电站由于地形限制，普遍存在较高的填方边坡区域。由于变电站的特殊性，发生事故后造成的经济损失及社会影响较大，故变电站高填方边坡的设计处理是山地变电站建设中的一个重要节点，需要给予重视。
目前在变电站的建设中，保障边坡结构稳定的措施的措施较多，如坡率法、各种型式的挡土墙及抗滑桩等。坡率法是一种比较经济、施工方便的人工边坡处理方法，适用于一般的简单不受场地限制的岩土边坡（非滑坡），可与坡脚堆载、锚固措施、支挡结构联合应用，形成组合边坡。当工程条件许可时，一般优先采用坡率法。根据不同填料的需要，为保证填筑体的安全稳定，有效减少沉降（特别是不均匀沉降），往往在填筑的过程中加入土工布。
土工布一般分为有纺土工布和无纺土工布，由于原材料来源丰富、加工简单、生产效率较高、成本较低，并且产品有良好的物理性能、力学性能和水平渗透过滤性能等，已广泛运用于土木、水利、交通、环保等各个领域，并且在边坡加固、改善地基应力和变形状态等方面发挥重要作用。但是在电力建设中，由于变电站的特殊性，工程技术设计人员在选用土工布时秉持安全谨慎的态度，在变电站的高填方边坡建设中运用较少。
一 工程简介
1、工程概况
某500kV变电站位于川西高原南缘与云贵高原北侧两大地貌单元交接地带，以中山地形为主，地势总的是东高西低，山岭多呈南北向展布。场地位于S省道的南侧，东北面距A县城30公里左右，西北距B县城约20公里。站址场地植被发育，多为耕地、果园等。
根据《中国地震动参数区划图》GB18306—2001图A1，站址地震动峰值加速度为0.15g，按最新2015版（2016年6月1日执行）为0.10g，对应地震基本烈度为Ⅶ度。
站址内覆盖层主要为残坡积及洪积粘性土，下部基岩为白垩系泥岩，局部夹砂岩。场地地下水主要为基岩裂隙水，沟谷底局部粘性土上部有上层滞水。
2、工程特点
站址场地主要位于坡度较缓的斜坡地带，山脊东北侧坡度陡（20～35°），坡脚有一水库。场地主要由从北西至南东的两条冲沟与其间脊坡组成，主要为耕地及果园。沟谷两侧坡度10～20°，谷底宽缓，最大高差约19m。站址场地北高南低，整体向南东侧倾斜。按照站址布置及场平标高，站址南侧两条冲沟地带形成5～19m的填方边坡。
场地地下的基岩裂隙水赋存于基岩风化带裂隙中，并以泥岩网状微细裂隙储集为主。由于站址附近构造运动不发育，场地内基岩裂隙贯通性较差；上层滞水位于沟谷中土层的上部，季节性变化大，水量总体较小。站址内地下水以大气降水渗入为主要补给来源，补给区与排泄区较近，经流途径短，地下水水位、水量变化明显受季节控制。
站区边坡回填需要统筹考虑土石方平衡，避免土方外运或者外购。站址粘性土厚度较薄，边坡回填料主要为强风化、中风化泥岩，故边坡填方施工需要考虑石方的破碎及粘土层的比例，以及边坡的排水。
二 设计方案及现场施工
1、设计方案
站区边坡主要位于东南侧、西南侧，综合考虑边坡高度及影响边坡稳定的地下水、地震等各种因素，采用毕肖普圆弧滑动法和折线法分别计算滑动安全系数。结合填料组成、当地的气候条件及计算结果，整体边坡采用坡率为1：1加筋土边坡，筋带采用有纺土工布（经向最大抗拉强度不应小于100kN/m，50年蠕变折减系数小于1.45）。边坡顶部不考虑任何外加荷载，但计算中考虑地下水的影响。
边坡底面的持力层局部存在软塑-可塑的软弱土层，采用粘土掺碎石（碎石掺入比例为30%）进行分层碾压换填，回填碾压后压实系数不小于0.94（施工中换填土层分层厚度不大于30cm），换填完成后，在换填层顶面设置30cm厚碎石排水层。
边坡竖向每隔50cm水平铺设一层单向土工有纺土工布，底层有纺土工布埋深不小于50cm，在边坡表层采用土工布反包土工袋，加强表层土体。在坡脚和台阶处设置排水沟，同时加筋体后设置30cm厚碎石排水层。加筋材料层间距50cm，分两层碾压，每层压实后厚度为25cm。控制填料含水率为最佳含水率±2%，压实系数不小于0.94，压实后地面平整，高差不大于10cm。
图一 土工布铺设示意图
2、现场施工
（1）边坡施工中，若自然地面顺坡坡度大于5%，则将自然坡面开挖成大于1：2的内倾台阶，若遇到软塑、淤泥质图则全部清除；同时在台阶上铺设30cm厚碎石作为排水层。
（2）在挖方区取土前，先清除了地表的耕植土、淤泥、有机质土等。用装载机将填料垂直倾倒在铺好有纺土工布的基础上，用推土机平整填料料，用光轮震动碾压机将料压实。在距坡面1.5m内应用小型震动碾压机械碾压，小型震动碾总质量不大于1吨，压实度均应达到0.94以上。施工中为避免有纺土工布在施工中受损，先填土（厚度30cm）覆盖有纺土工布后才采用机械平整填料。
（3）为了有效加固边坡表层的填土，采用土工袋装土堆砌1.0m宽，采用土工布返包住土工袋，反包带长度不少于2m，拉紧铺展，与铺设的第下一层有纺土工布用U型钉固定牢固，再进行回填碾压。
（4）根据设计要求，同时考虑施工需要及成本，现场采用了18吨轮胎式的光碾压路机，时速不大于20km/h，每个分层碾压不少于5遍。
（5）边坡表层的台阶覆土后采用三维植被网覆盖，植被网采用U形钉固定，能有效绿化环境和保持水土。
（6）边坡每8m高度设置一道平台马道，平台内侧设置排水沟，有效收集边坡及平台汇水。同时在边坡顶面和坡脚设置截、排水沟进行有组织排水，防止地面水进入加筋体内部。
图二 有纺土工布加筋体
（7）在工程施工过程中，边坡上设置了若干个沉降观测点，对边坡的位移进行有效监测，以便于及时了解边坡的沉降速率和沉降量。从现场反馈的数据看，第一个雨季周期边坡最终整体沉降小于7cm，工程施工后期时沉降趋于稳定，满足预期设想。
图三 沉降观测曲线图
三 结束语
在工程设计初期，考虑了自然堆填坡率法、抗滑桩处理方法，但因造价、环境保护、施工条件及工期等因素，均给予否定。经多次计算、方案优化，采用了有纺土工布加筋体的回填方式，达到了预期目标。工程中高韧聚酯有纺土工的成功运用，为后续高边坡工程的设计施工积累了经验。
在边坡稳定性计算中，加筋体边坡的稳定因子不仅与边坡高度直接相关，也与填料的力学性质（粘聚力、内摩擦角）及站区地下水密切相关。故高边坡回填施工中，填料的均匀性、回填的密实度及加筋体的排水是边坡设计施工中的关键点，需要引起足够的重视。
在加筋体边坡的设计施工中，为了有效、快捷的排出边坡内部的渗水，建议在一定的回填高度处设置黏土隔水层，并设置一定的坡度，将加筋体内的渗水引向排水通道内（如碎石排水层、排水盲沟管等）。
本工程后续建设在填方边坡范围内设置部分桩基（桩径600mm），采用旋挖钻机成孔。经过技术论证及现场试验，土工布的埋设深度在地面以下2.5m时，桩基成孔对土工布产生的拉力及损伤，可不纳入本工程边坡稳定计算时土工布的折减。根据变电站工程的特点（大部分建构筑物的基础埋深不超过2.5m），为减少表层回填土体的不均匀沉降，可以考虑在地面下2.5m处铺设一层土工布。
土工织物类型多样化，在高边坡设计中还可采用如土工格栅等作为筋带，本工程可供参考借鉴。
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论文作者:王晓华1,王明华2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第19期
论文发表时间:2019/9/21
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