(中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司 湖北省武汉市 430071)
摘要：针对山区输电线路易出现的滑坡、崩塌、泥石流等典型地质灾害类型，针对性地提出了工程设计阶段采用的清除滑坡体、治理地表水、治理地下水、减重和反压、采用抗滑工程等滑坡整治方法，遮挡、支撑加固、镶补勾缝、护面、排水、刷坡等崩塌防御对策，拦截措施、滞留措施、排导措施、等泥石流预防及治理措施，以保证线路安全运行，提高整个工程的可靠度。
关键词：山区；输电线路；地质灾害；防灾；对策
中图分类号：TM73
Research on the Disaster Prevention and Mitigation Design of Transmission Lines in Mountainous Areas
LIU Sining, XIANG Yue,YUE Hao
(Central Southern China Electric Power Design Institute Co., Ltd. of CPECC, Wuhan 430071)
Abstract: According to the typical types of geological disasters such as landslide, collapse, debris flow and so on, which are easy to occur in transmission lines in mountainous areas, measures adopted in the engineering design stage are put forward. For landslide, methods such as clearing landslide mass, treating surface water, treating groundwater, reducing weight and back pressure, and adopting anti slide engineering can be adopted. For collapse, defensive Countermeasures such as shelter, support and reinforcement, patching and pointing, surface protection, drainage and slope brushing can be adopted. For debris flow, prevention and control measures such as detention measures, drainage and guide measures, interception measures, detention measures, drainage and guide measures can be adopted. These measures are to ensure the safe operation of the line and improve the reliability of the whole project.
Key words: mountain area; transmission line; geological disaster; disaster prevention; countermeasures
0 引言[]
我国幅员辽阔，随着电力工业的迅速发展，输电线路工程的建设条件越来越丰富。特别是随着金沙江流域水电开发、藏东南水电开发、川藏联网、藏中联网、扶贫攻坚等战略的实施，越来越多的输电线路建设在地质条件恶劣的地区，给输电线路的防灾减灾带来了巨大挑战。
文献[1]分析了输电线路施工过程中遇到地质灾害的防治措施，重点介绍了输电线路地质灾害防范施工的流程。刘鸣等[2]对煤矿采空区等地质灾害区输电线路铁塔结构设计提出了建议。朱家良[3]对输电线路地质灾害危险及其评估方法进行了详细分析。张麒蛰[4]对山区沿河路基边坡冲刷崩塌模式以及稳定性计算方法进行了详细研究。
本文针对山区输电线路易出现的滑坡、崩塌、泥石流等典型地质灾害类型，针对性地提出了工程设计阶段可采用的滑坡整治方法、崩塌防御对策、泥石流治理及预防措施。在工程设计阶段采取上述措施，保证线路安全运行，提高整个工程的可靠度。
1 地质灾害类型
受气候、地形地貌、地层岩性、地质构造和人类工程活动等自然和人为因素的控制和影响，输电线路工程区不良地质作用具有种类多、数量大、分布不均等特点，主要以滑坡、泥石流和崩塌为主。
1.1 滑坡
输电线路立塔区域内的滑坡规模一般以小型为主，但由于滑坡分布具有一定的区域集中性，对线路影响较大，线路设计时，应采取先避后跨的原则。
松散堆积层滑坡是主要的滑坡类型，滑坡体为坡残积物或崩坡积物，一般沿着堆积物与基岩接触面滑动。滑动机理为：山体斜坡坡角大，堆积物透水性好，而基座的泥岩、粉砂岩或灰岩透水性差，大气降水渗入地下后，在两者接触面受阻并滞留较短的时间，增加了滑动面的孔隙水压力，削弱了土体的抗剪强度，加之路堑开挖，边坡变陡、坡角抗力减小，坡残积物开始蠕动变形，坡面植被呈醉汉林状，直至滑动形成滑坡。
1.2 崩塌
崩塌发生在节理裂隙发育的坚硬岩石组成的陡峻山坡与峡谷陡岸上，由于崩塌发生地段地形陡，不适宜线路建设，线路设计已尽量避让了崩塌多发地段，因此线路受其影响较小。
崩塌是陡坡或陡崖上的岩土体在重力作用下突然向下倾倒、崩落、翻滚与跳跃，并使岩体破裂变碎，而堆积于坡脚处的地质现象。区内崩塌的发育主要是地形边坡陡立，特别是河流深切和侧蚀作用剧烈的中山区，地形地貌陡峭，为崩塌的形成创造条件。只要稍遭破坏或受外力影响则造成山体失稳，产生山崖散坠、滚石掉块、崩塌等，因此，地形条件是工作区山体边坡失稳的主要原因。另外人工开挖边坡形成较为陡立的坡面，为崩塌的形成提供了地貌条件，形成了部分危岩及岩堆，雨季易形成崩塌。
1.3 泥石流
山区暴雨频繁时，受岩性和地形控制，一般冲沟均有泥石流发生，具有多发性、突发性和周期性等特点，对线路有一定影响，线路塔位选择应尽量避让泥石流易发的边坡、沟谷及沟口。
根据所处地貌部位划分为沟谷型泥石流和坡面型泥石流两类，以沟谷型泥石流的规模最大，最具破坏性。
（1）沟谷型泥石流
多爆发于坡降比20％以上，沟谷和沟内松散固体堆积物丰富，植被发育差的“V”字型沟谷中。具有明显的形成区、流通区和堆积区。堆积扇体主要由次棱角～次圆状砾石和砂、亚砂土组成。从新老堆积扇体的叠制关系看，此类泥石流具有多发性、突发性和周期性等特点。
（2）坡面型泥石流
多爆发于边坡较陡、松散固体堆积物丰富或岩体风化破碎、植被不发育的坡地上，在暴雨激发下形成石流或泥石流。此类泥石流沟床纵坡度近于坡地坡度，流域面积多小于1平方公里，一般无明显的流通区，堆积扇体小而且较陡，泥石流规模小，但活动频繁，危害较大，对线路有一定的影响。
泥石流主要发育在中低山区地段，塔位选定时应避开高深谷底沟口地带。
2 滑坡治理措施
2.1 滑坡治理要求
（1）防止地面水浸入滑坡体，宜填塞裂缝和消除坡体积水洼地，并采取截排水设施疏导水流，以及种植蒸腾量大的树木等措施。
（2）对地下水丰富的滑坡体可采取在滑坡体外设截水盲沟和泄水隧洞，或在滑坡体内设支撑盲沟和排水仰斜孔、排水隧洞等措施。
（3）当仅考虑滑坡对滑动前方工程的危害或只考虑滑坡的继续发展对工程的影响时，可按滑坡整体稳定极限状态进行设计。当需考虑滑坡体上工程的安全时，除考虑整个滑体的稳定性外，尚应考虑坡体变形或局部位移对滑坡整体稳定性和工程的影响。
（4）对于滑坡的主滑地段可采取卸荷、拆除已有建筑物等减重辅助设施；对抗滑地段可采取堆方加重等辅助措施，对滑坡体有继续向其上方发展的可能时，应采取排水、支撑抗滑措施，并防止滑体松弛后减重失效。
（5）采取支撑盲沟、挡土墙、抗滑桩、抗滑锚杆、抗滑锚索（桩）等措施时，应对滑坡体越过支挡区或自抗滑构筑物基底破坏进行验算。
2.2 滑坡预防措施
（1）在斜坡地带设计杆塔前，必须首先作好工程勘察工作，查明有无滑坡存在，或滑坡的发育阶段。
（2）在斜坡地带进行挖方或填方时，必须事先查明坡体岩土条件，地面水排泄和地下水情况，作好边坡和排水工程设计，避免造成工程滑坡。
（3）施工前应作好施工组织设计，制定挖方的施工顺序，合理安排弃土的堆放场地，作好施工用水的排泄管理等。
（4）对于已查明为大型滑坡，或滑坡群，或近期正在活动的滑坡，一般情况下建设工程均宜加以避让。当必须进行建设时，应制定详细的防治对策，经技术经济论证对比后，慎重取舍建设场地。
2.3 滑坡治理方法
（1）清除滑坡体
对无向上及两侧发展可能的小型滑坡，可考虑将整个滑坡体挖除。
用某些导滑工程，将滑坡的滑动方向改变，使其不危害建设工程。
（2）治理地表水
在滑坡体周围作截水沟，使地表水不能进入滑坡体范围以内。
在滑坡范围内修筑各种排水沟，使地表水排出于滑坡体范围以外，但应注意沟渠的防渗，防止沟渠渗漏和溢流于沟外。
整平地表，填塞裂缝和夯实松动地面，筑隔渗层，减少地表水下渗并使其尽快汇入排水沟内，排出于滑坡体外。
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图2-1 排水沟及挡土墙
（3）治理地下水
治理滑体中的地下水：
a.加强滑坡范围以外的截水沟，切断其补给来源；
b．针对出露的泉水和湿地等，做排水沟或渗沟，将水引出滑坡体外；
c．滑坡体前缘，常因坡体内的地下水活动而松软、潮湿，引起坡体坍塌滑动，为此可做边坡渗沟疏干，或做小盲沟，兼起支撑和疏干作用；
d．整个坡面植树，加大蒸发量，保证坡面干燥。
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图2-2 植被护坡
治理滑带附近的水：
a.拦截：要求所设排水构筑物的走向垂直于地下水的流向。根据地下水的埋藏深度、部位和土的密实程度而使用不同的排水构筑物，一般浅层地下水可以使用截水渗沟、盲沟；深层地下水则用盲沟、平孔等。
b.疏干、排除：一般在滑坡前缘附近作支撑盲沟疏导这部分滑动带的水，而在其他部位作排水构筑物排除滑动面上的地下水，后者通常多为盲洞（也叫泄水隧道）或平洞等。
c．降低地下水位：若滑动带上的水是由下向上承压补给时，多采用将补给水源排走的盲洞或平洞，将补给水源向下漏走的垂直排水等措施，使地下水位降低到滑动面以下。
排除深层地下水：
a.长水平钻孔；
b.集水井。
（4）减重和反压
上部减重：对推移式滑坡，在上部主滑地段减重，常起到根治滑坡的效果。对其他性质的滑坡，在主滑地段减重也能起到减小下滑力的作用，减重一般适用于滑坡床为上陡下缓、滑坡后壁及两侧有稳定的岩土体，不致因减重而引起滑坡向上和向两侧发展造成后患的情况。
下部反压：在滑坡的抗滑段和滑坡体外前缘堆填土石加重，如做成堤、坝等，能增大抗滑力而稳定滑坡。但必须注意只能在抗滑段加重反压，不能填于主滑地段。而且填方时，必须作好地下排水工程，不能因填土堵塞原有地下水出口，造成后患。
减重与反压相结合：对于某些滑坡可根据设计计算后，确定需减小的下滑力大小，同时在其上部进行部分减重和在下部反压。减重和反压后，应检算滑面从残存的滑体薄弱部位及反压体底面剪出的可能性。
（5）抗滑工程
抗滑挡土墙：一般常采用重力式挡土墙。挡土墙一般设置于滑体的前缘；如滑坡为多级滑动，当总推力太大，在坡脚一级支挡工作量太大时，可分级支挡。
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图2-3 抗滑挡土墙
抗滑桩：适用于深层滑坡和各类非塑性流滑坡，对缺乏石料的地区和处理正在活动的滑坡，更为适宜。
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图2-4 抗滑桩
锚杆挡墙：由锚杆、肋柱和挡板3部分组成。滑坡推力作用在挡板上，由挡板将滑坡推力传于肋柱，再由肋柱传至锚杆上，最后通过锚杆传到滑动面以下的稳定地层中，靠锚杆的锚固力在维持整个结构的稳定性。
格构锚杆：由格构梁和锚杆组成。适用于表面松散，坡度较缓的土质滑坡。滑坡推力由格构梁传至锚杆上，通过锚杆传到滑动面以下稳定地层中，靠锚杆的锚固力在维持整个结构的稳定性。同时可在坡面植草或铺设浆砌片石等，防止坡面土体因雨水冲刷而发生水土流失。以往某工程塔位下方发生大型滑坡，由于改线带来很多新的问题，综合各种因素最后采取了格构锚杆治理措施，使得线路处于安全可靠运行状态，这为本工程通过地形较差地段提供了新的思路。
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图2-5 某工程塔位下方滑坡
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图2-6 格构锚杆
3 崩塌防御对策
崩塌的治理应以根治为原则，当不能清除或根治时，对中、小型崩塌可采取下列综合措施：
（1）遮挡：对中、小型崩塌，当线路工程与坡脚有足够距离时，可在坡脚或半坡设置落石平台或挡石墙、拦石网。
（2）支撑加固：对小型崩塌，在危岩的下部修筑支柱、支墙。亦可将易崩塌体用锚索、锚杆与斜坡稳定部分联固。
（3）镶补勾缝：对小型崩塌，对岩体中的空洞、裂缝用片石填补、混凝土灌注。
（4）护面：对易风化的软弱岩层，可用沥青、砂浆或浆砌片石护面。
（5）排水：设排水工程以拦截疏导斜坡地表水和地下水。
（6）刷坡：在危石突出的山嘴以及岩层表面风化破碎不稳定的山坡地段，可刷缓山坡。
4 泥石流防御对策
4.1 泥石流预防措施
（1）水土保持，植树造林，种植草皮，以稳固土壤不受冲刷，不使之流失；
（2）坡面治理：包括削坡、挡土、排水等，以防止或减少坡面岩土体和水参与泥石流的形成；
（3） 坡道整治：包括固床工程，如拦砂坝、护坡脚、护底铺砌等；调控工程，如改变或改善流路、引水输砂、调控洪水等，以防止或减少沟底岩土体的破坏。
4.2 泥石流治理措施
拦截措施：在泥石流沟中修筑各种形式的拦渣坝，如拦砂坝、石笼坝、格栅坝及停淤场等，用以拦截或停积泥石流中的泥砂、石块等固体物质，减轻泥石流的动力作用；
滞留措施：在泥石流沟中修筑各种位于拦渣坝下游的低矮拦挡坝，当泥石流漫过拦渣坝顶时，拦蓄泥砂、石块等固体物质，减小泥石流的规模；固定泥石流沟床，防止沟床下切和拦渣坝坍塌、破坏；减缓纵坡坡度，减小泥石流流速；
排导措施：在下游堆积区修筑排洪道、急流槽、导流堤等措施，以固定沟槽、约束水流、改善沟床平面等。
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图4-1 泥石流防治导流渠
5 结论
本文对输电线路典型地质灾害，针对性的提出了处理方法：
滑坡整治方法主要有：清除滑坡体、治理地表水、治理地下水、减重和反压、采用抗滑工程、格构锚杆治理等。
崩塌防御对策主要有：遮挡、支撑加固、镶补勾缝、护面、排水、刷坡等。
泥石流预防措施主要有：水土保持、坡面治理、坡道整治等；泥石流治理措施主要有：拦截措施、滞留措施、排导措施等。
施工图设计阶段针对地质灾害防治以及采动影响区的线路设计提出合理建议：
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作者简介：刘思宁(1990)，男，湖北洪湖人，硕士，工程师，主要从事输电线路相关研究与设计工作。
论文作者:刘思宁,向宇,岳浩
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/3
标签：滑坡论文; 泥石流论文; 线路论文; 措施论文; 地下水论文; 工程论文; 地质灾害论文; 《电力设备》2019年第20期论文;