湖北电网安全运营的地质灾害调查研究
中图分类号：TU195.1文献标识码：A文章编号：16749944（2014）02022003
1引言
随着湖北省电网建设的发展，越来越多的输电线路、变电站场址位于山区、山岭重丘区等地质灾害频发的区域。湖北省位于我国中部地区，是长江经济带的重要组成部分，由于省内地质条件复杂、降雨丰沛、人类工程活动强烈等因素，造成地质灾害发生种类多、分布广、频率高、灾情重，是我国地质灾害多发省份之一。本文针对遍布湖北省内100多个可能有地质灾害隐患的变电站、输电线路进行野外调查，并进行地质灾害评价，总结出湖北省110kV以上输电线路、变电站地质灾害的分布特征和主要类型，针对地质灾害的类型给出相应的治理措施[1，2]。
2影响湖北电网运营地质灾害调查
本文对湖北省110kV以上正在运营的变电站和输电线路工程进行调查，调查范围遍及湖北省十堰市、恩施州、襄阳市、荆门市、黄石市以及咸宁等各个区域共100多个可能有地质灾害隐患的工程，主要从地质灾害类型和分布特征两个方面进行归纳。
2.1地质灾害类型
湖北省地质灾害主要类型有崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷（包括岩溶地面塌陷、采空地面沉陷）等突发型地质灾害，水土流失、膨胀土胀缩变形、软土压缩变形、渗透变形等缓变型地质灾害，其中尤以崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷（包括岩溶地面塌陷、采空地面沉陷）灾害发生最为频繁，破坏性最强。图1～4为湖北电网地质灾害典型照片。
图1黄石冶钢220kV变电站滑坡图2恩施芭蕉乡220kV变电站滑坡图3500kV恩水线塔基岩溶塌陷图4黄石向家湾220kV变电站地面塌陷2.2地质灾害分布特征
湖北省电网地质灾害主要集中在鄂西、 鄂西南、鄂西北和鄂东南地区，其中以恩施、十堰、襄阳、黄石、宜昌电网地质灾害点较多，呈现地质灾害种类多、治理难等特点，大致分为滑坡、崩塌、泥石流、岩溶地面塌陷和特殊性岩土等。本次统计依据湖北省104个变电站和输电线路工程调查数据，其中黄石市22个、十堰市16个、宜昌市19个、恩施州9个、襄阳市38个。潜在地质灾害类型中，滑坡、崩塌及挡墙失稳、垮塌所占比例最大，约为71%。各个地区调查潜在地质灾害情况详见表1和图5，分析表1、图5可以得出，湖北地区电网潜在地质灾害所占比例最高的地区为宜昌市，高达68%，其次为恩施67%、黄石45%、十堰44%、襄阳3%。
经调查，地质灾害集中发育地段主要有：三峡库区巴东～新滩滑坡段；秭归杨林桥镇西崩塌、滑坡段；兴山水月寺～夷陵樟村坪崩塌、泥石流段；恩施屯堡滑坡段；清江隔河岩水库区滑坡段；建始磺厂坪～长梁子崩塌段；鹤峰下坪滑坡段；宜都松木坪～松滋刘家场滑坡、崩塌段；大冶还地桥～大箕铺岩溶塌陷、泥石流段；黄龙滩～十堰～白浪滑坡段；黄龙滩水库区滑坡段；远安盐池河～夷陵交战垭崩塌段；罗田平湖滑坡段；鄂西北中低山神农架山区；鄂西北长江与清江分水岭崩塌滑坡塌陷段。
3湖北电网地质灾害成因分析
3.1潜在滑坡、崩塌成因分析
潜在滑坡很少是由于单一原因引起的，通过本次区域调查，发现该区域滑坡主要由三个主导因素造成：①主要受地形、岩性和构造等地质环境因素起主控作用；②主要受大气降雨和地下水径流的变化等水文气象条件的强烈变化引起的；③由于人为因素造成的，例如坡脚开挖和植被的破坏等，特别是施工期间未按设计要求开挖顺序施工，极易造成坡体应力变化引发失稳。
3.2挡墙失稳、垮塌成因分析
通过调查得出，挡墙失稳、垮塌主要由以下原因引起。①基础埋置过浅、基底承载力不足或者偏心距过大等原因造成局部下沉，引起挡土墙拉裂。②挡土墙墙后排水不良，排水孔失效。墙背填土含水量增加，产生附加的静水压力，加大了墙背所受的主动土压力，使墙身丧失稳定。③施工质量问题。挡土墙砌石挤浆不够密实、回填土不符合要求、压实不足等，都会造成墙身剪切破坏、外凸变形、勾缝脱落、石块松动等病害。④养护不及时。当病害发生初期，未认真检查，及时进行养护、修补，导致后期严重病害的产生，勾缝脱落、表面破损、挡土墙开裂等。
3.3地面塌陷、沉降成因分析
地面塌陷主要是岩溶塌陷引起，其成因主要有：①受大气降雨和地下水等水文条件强烈变化的影响；②人类工程活动影响下引起应力和地下水条件变化。地面沉降主要成因是场所施工过程中，压实填土密实度达不到设计要求，后期施工后沉降引起围墙等构筑物产生拉裂缝。
3.4地面开裂、地基失稳成因分析
膨胀土地基受季节气候影响产生胀缩变形，使建筑物上下反复升降，造成开裂破坏。在大旱或久旱后频雨等特殊气候条件下，膨胀土的收缩性明显，容易引起建筑物较大的变形幅度，导致地基失稳。丘陵地带地质条件极其复杂，兼之膨胀土土体中裂隙发育，除胀缩变形外，在邻近临空面地段还有可能出现局部剪切变形，表现为轻型房屋的长期下沉、错落以及产生浅层滑动等现象。
4湖北电网地质灾害防治对策
4.1滑坡防治措施
电网工程建设过程中应注意滑坡土层的不均匀性，并在施工过程中做好基础处理和防护排水措施，防止变电站和塔基产生的不均匀沉降。结合滑坡的性质和成因可以采取不同的措施，常用的防治措施如下[3]。
（1）削方减载。削方减载主要是消减推动滑坡产生的物质和增加阻止滑坡产生的物质，即通常所谓的“砍头压脚”，或减缓边坡的总坡度，通称为削方减载。整治效果则主要取决于消减和堆填的位置是否得当，其使用受到场地条件、坡体岩性的限制较明显，如削方减载措施一般仅适用于推移式滑坡。 （2）全方位排水。地表排水工程，常以截水沟、排水沟等形式出现。地下排水能大大降低孔隙水压力，增加有效正应力从而提高抗滑力，尤其是大型滑坡的整治，深部大规模的排水往往作为首选的整治措施。近年来在这方面有较大进展，垂直排水钻孔与深部水平排水廊道相结合的排水体系得到较广泛的应用，地下排水常以泄水通道、盲沟等形式出现。某些大型滑坡治理过程中将地表排水系统与地下排水系统结合起来，形成立体排水网络，使滑坡治水效果更加明显。
（3）支挡结构。在改变斜坡几何形态和排水不能保证斜坡稳定的地方，可采用支挡结构物如挡土墙（重力式挡墙、锚杆挡墙、锚索挡墙）、木笼块石墙、钢筋石笼挡墙、被动抗滑桩、原地浇筑混凝土连续墙、有聚合物或金属条或板片等加筋材料的挡土墙（加筋土挡墙）、坡面柔性防护结构（拦截落石的钢绳网）、坡面生态护坡系统等等来对滑坡（边坡）进行整治。
4.2崩塌防治措施
根据崩塌形成的基本条件，治理崩塌的具体措施分别从排水和边坡裂隙两方面进行针对性的防治，具体如下。
（1）刷坡。对于沿线坡体上数量不多、风化破碎程度不严重的危岩体以及严重风化破碎表层和不稳定部分，可全部清除，适当放缓边坡。其主要是边坡上显而易见的凸出悬空拉裂破坏的危岩体、片块状重心外倾易致倾倒破坏的危岩体，以及顺坡向节理发育、严重风化破碎滑移破坏的碎裂岩层。
（2）镶补裂隙。对于坡面的垂直、斜向及顺坡向裂隙，多且细的采用勾缝，大且深的采用灌浆措施。局部坡面因塌落或风化差异形成的凹陷、空洞，内部可用干砌片石填补，并用水泥砂浆抹面。
（3）封面、护坡。对于抗风化能力差的千枚岩等软弱岩边坡，在清除个别明显危岩后，可采取水泥砂浆封面、SNS主动防护网防护措施。
（4）锚固。在清除部分明显的危岩体后，针对沿线的倾倒、拉裂破坏模式的危岩体，采用锚杆锚固等措施进行防治。
（5）疏导水流。应完善疏导水流体系，边坡设置截水沟、坡面排水沟等排水设施。在降雨集中的季节，应及时清理边沟、排水沟和涵洞进出口的杂物，保证边坡排水环节的畅通。
4.3岩溶防治措施
（1）注浆加固。确定了岩溶发育的分布范围后，根据塌陷分布情况及岩溶发育带的范围，确定注浆加固地段。
（2）支撑加固方案。当溶洞规模较大时，采用支撑加固方案，包括支撑墙加固、支撑柱加固、挖孔桩支顶加固。
（3）禁止或限制电网建筑物附近抽取地下水。
（4）及时回填新、老地面坍洞和塌陷[4]。
4.4膨胀土防治措施
（1）换土。换土是膨胀土地基处理方法中最简单而且有效的方法。顾名思义换土就是挖除膨胀土，换填非膨胀土或沙砾土，换土深度根据膨胀土的强弱和当地的气候特点确定。
（2）湿度控制法。湿度控制法包括预湿和保持含水量稳定。如利用土工布或粘土将膨胀土地基进行包封，避免膨胀土与外界大气直接接触，尽量减少膨胀土内部的湿度迁移。
（3）膨胀土改性处理。改性处理化学与物理化学作用主要包括以下方面。①离子交换作用，即石灰中钙、镁离子置换土中钠、钾离子，或吸收作用，导致离子单位重量增加。②碳酸化作用，即石灰中Ca（OH）2吸收CO2形成质地坚固、水稳性好的CaCO3晶体。这一结晶作用使得土的胶结得到加强，从而提高了石灰土的后期强度。③结晶作用，在石灰土中除了一部分Ca（OH）2发生碳酸化反应外，另一部分则在石灰土中自行结晶Ca（OH）2+nH2O→Ca（OH）2?nH2O。④灰结作用，即膨胀土加灰后，使土呈碱性，在碱性环境中石灰与土中的氧化铝逐渐硬结，即：火山灰作用―活性硅产品矿物在石灰的碱性激发作用下离解，并在水的参与下与Ca（OH）2反应生成含水的碳酸钙和铝酸钙。
5结论及建议
（1）湖北省电网地质灾害主要类型有滑坡、崩塌及挡墙失稳、膨胀土胀缩变形等，其中滑坡所占比例最大。
（2）湖北省电网地质灾害主要集中在鄂西、鄂西南、鄂西北和鄂东南地区，湖北电网潜在地质灾害所占比例最高的地区为宜昌市，高达68%，其次为恩施67%、黄石45%、十堰44%以及襄樊3%。
（3）对于湖北电网地质灾害，一般情况下应在电网建设前采取主动避让的方式，如果无法避开时，应针对诱发原因进行治理。对于滑坡可采取削坡、护坡、锚固加固、挡土墙、抗滑桩等治理方式，辅以截、排水沟和涵洞等地表、地下排水等。对于岩溶塌陷、软土、膨胀土等湖北地区较多分布的地质灾害，应针对诱发的具体原因进行分析治理。
（4）如何合理选址、避开地质灾害的影响，成为电网建设中一个重要的研究课题。在今后的电网建设过程中，要着重于如何减小地质灾害的影响，在充分研究已有资料的基础上，还需要进一步对具体工程进行分析，进行地质灾害评估并针对性地提出治理措施。
