摘要：随着我国电力建设的快速发展, 线路工程走廊越来越紧张, 输电线路不得不在高海拔、高陡边坡、交通不便的地区走线, 从而使得塔位条件越来越差, 塔位水保问题越来越突出。因此, 研究山区输电线路水保设计理念及措施具有重要的工程价值。
关键词：山区输电线路；山区；塔基水保设计；经验总结;
引言：
在输电线路工程建设中，山区线路的塔基水土保持在输电线路工程中的重要性日益突出, 依据输电线路工程山区线路的塔基特点, 对山区线路塔基的水保措施进行浅述、总结, 主要结论有:工程设计阶段, 贯彻水保设计基本原则, 合理确定设计方案;优化铁塔设计 (全方位长短腿极差设计) , 因地制宜设计符合工程特点的特殊塔型 (如小根开铁塔、跳线上绕塔等) ;优化基础设计方案, 优先选用原状土基础和新型环保基础型式;山区塔基边坡推荐采用生态植被护坡方案;根据塔位原始植被状态因地制宜地采取撒播草籽或灌草结合的方式对植被进行恢复;根据塔基地形、地质条件, 合理选择弃土处理方案。
一、 水保设计基本原则
工程设计时, 首先要考虑环、水保设计方案, 并将方案中的建设和保护内容纳入主体工程之中, 与主体工程同时设计、同时施工、同时验收和投产使用, 使电网建设造成的人为水土流失得到及时有效的治理。
水保设计的主要原则有: (1) 路径选择时, 尽量避开林区, 减少林木砍伐, 对不能避开的林区, 采用高塔跨越方案; (2) 线路选线和塔基定位时, 塔位尽量避开陡坡和不良地质段, 通过选用转角塔和带小转角的直线塔等优化设计避开陡坡和不良地质段; (3) 合理确定基面范围; (4) 优先考虑原状土基础; (5) 采用全方位长短腿铁塔及不等高基础; (6) 塔位基面应向下坡方向倾斜, 利于基面散水外流, 保证塔基排水畅通; (7) 输电线路塔基施工建设过程中应分层开挖, 分层堆放, 防止土壤层次紊乱, 施工结束后分层回填, 注意夯实; (8) 对弃土堆放方式进行详细设计; (9) 施工道路设计:包括新修拓宽临时道路和线路施工人工搬运简易道路, 人工搬运道路不设水土保持措施, 但对施工单位必须提出水土保持要求, 如尽量选择缓坡地段设置道路, 在林木密集区开路时尽量减少对林草破坏, 不得随意扩大路面, 施工结束后清理杂物, 恢复地面植被。
二、 铁塔设计优化措施
2.1 小根开铁塔设计应用
针对山区部分地段地形陡峭、立塔场地狭窄, 常规铁塔根开较大, 难以满足立塔条件, 采用小根开铁塔设计可解决立塔受限的工程需要。
小根开铁塔较常规铁塔根开缩减约26%, 对地形受限适应好, 可节省土地征用费约36%～44%, 本体费用较常规铁塔增加约4.4%, 在增加工程造价可接受的前提下, 对山区局部地形可选择设计小根开铁塔能较大幅度减小征地、土石方开挖量, 对环境保护、水土保持具有重大意义。
2.2 全方位长短腿极差设计
目前, 塔腿极差一般设计为1.0 m或1.5 m, 长短腿最大极差一般需满足30°～35°内正面地形坡度不开方;铁塔长短腿设计时应从经济角度出发, 结合长短腿对塔重的影响规律, 合理选择塔腿最大极差。对工程中个别较陡塔位, 常利用不等高基础配合塔脚架使用, 或按工程实际条件特殊设计铁塔, 从而实现经济和环保的目的。
2.3 特殊塔型设计
工程中常遇到耐张塔跳线侧对树木净空距离不够的情况, 需加高铁塔呼高满足净空高度要求, 对上述情况可对跳线设计为上绕的方式, 可有效降低铁塔呼高, 经济性和环保效益明显。
三、 基础设计优化措施
3.1 基础型式选择
山区线路应优先采用原状土基础。可充分利用原状土地基承载力高、变形小的良好力学性能, 从而减少对边坡的破坏。目前, 国内输电线路在山区覆盖层较浅 (小于3 m) 的塔位采用的基础型式主要有: (1) 岩石锚杆基础 (适用于微、中风化、强风化) ; (2) 岩石嵌固基础 (适用于强风化) ; (3) 挖孔基础 (适用于强风化以下) ; (4) 掏挖-岩石锚杆复合基础等几种基础型式。
对大荷载山区铁塔基础, 掏挖基础直径一般在2.0～2.8 m, 埋深约为10 m～20 m, 属于大体积混凝土、大直径桩的范畴, 可采用空心掏挖和变截面人工挖孔桩基础, 能有效减小工程造价, 减小施工弃土, 从而减小对环境的破坏。
3.2 塔脚架设计及应用
山区线路边坡大于35°时, 用-6.0 m及以上高低腿, 配合主柱加高基础, 同时针对该塔位设计合适的塔脚架, 可基本做到基面不开挖土石方而维持原地形地貌, 也可避免因施工开挖而出现高边坡问题。如图1所示。
塔脚架型式可分为如下几类。
(1) 直独立桁架。直独立桁架的抗弯刚度与底部根开关系最为密切, 一般是通过加大底部根开减小直独立桁架的顶部位移, 底部根开通过优化设计确定。底部根开较小时, 可将直独立桁架的四条腿安装到一根基础主柱上;当底部根开较大时, 则需每条塔腿下设置一根直柱, 各柱顶部用连梁相连组成整体共同抵抗水平力。如图2所示。
(2) 斜独立桁架。为了减小塔脚架结构内的弯矩, 提出斜独立桁架的连接形式, 即将上述直独立桁架倾斜, 倾斜后竖向压力可以抵消一部分水平力产生的弯矩, 从而起到减小水平位移的作用。如图3所示。
塔脚架适用范围:
(1) 单柱直独立桁架的适用高度比较小, 基础作用力较小的塔脚架高度最大不超过4.5 m, 基础作用力较大的塔脚架高度则不超过3 m;
(2) 单柱斜独立桁架的适用高度比单柱直独立桁架适用范围大, 适用范围为3～6.0 m;
(3) 四柱直独立桁架和四柱斜独立桁架适用于任何高度。
3.3“子母基础”设计及应用
铁塔全方位长短腿与不等高基础的配合, 做到少开或不开基面, 可以一定程度上避免因施工开挖而出现的高边坡问题。“子母基础”的理念是:陡峭山区, 常规基础 (称为“母基础”) 主柱悬臂露高值较大时, 基础柱顶位移受基础露高值的影响极大。设计时在距离“母基础”一定位置的现场设置小型掏挖基础 (称为“子基础”) , 两者通过直联梁或加腋连梁连接, 形成“子母基础”。如图4所示。
“子母基础”由常规掏挖基础、构造子基础及联梁三部分组成, 如图4所示。其由来和工作原理为:当地形陡峭时, 针对基础主柱外露过大, 铁塔减腿不够, 混凝土高悬臂露高将引起偏心弯矩的增大而导致基础主柱截面和钢筋量都很大, 子母基础可有效减小底部位移和抵抗弯矩。采用子母基础, 能达到如下效果:
(1) 能有效控制基础立柱的位移值;
(2) 减少因偏心弯矩的增大而导致基础主柱截面和钢筋量的增加。
四、 生态植被护坡的应用
生态植被护坡是随着人们环保意识和技术水平的提高, 提出的一种集边坡加固和植被防护和环境美化于一体的复合防护技术。不仅可以起到稳固坡体上的土体, 还可以通过植被的恢复美化环境, 真正做到环境和工程的和谐统一。如图5所示。
目前, 生态植被护坡主要方法如下。
(1) 浆砌骨架植草。浆砌骨架植草护坡是指采用浆砌片石在坡面上形成骨架, 在骨架内的空格内栽植植被, 有些坡体施工时空格要先回填客土。如图6所示。
(2) 三维土工网植被护坡。三维植被网是以热塑树脂为原料, 采用科学配方、经过初拉伸等工序精制而成。三维植被网的初始功能是有利于植被生长。通过植物的生长活动达到根系加筋、茎叶防冲蚀的目的, 经过生态护坡技术处理, 可在坡面形成茂密的植被覆盖, 在表土层形成盘根错节的根系, 有效抑制暴雨径流对边坡的侵蚀, 增加土体的抗剪强度, 减小孔隙水压力和土体自重力, 从而大幅度提高边坡的稳定性和抗冲刷能力。
五、 结语
高压输电线路的环、水保越来越受到社会的关注, 因此在线路的规划和设计阶段要充分做好环、水保研究, 因地制宜做好环、水保措施, 使工程建设对环境影响降到最小。
六、致谢
本文从选题到成文，凝聚了很多人的努力。感谢输电管理所各位专家在选题和完成论文过程给我指导和帮助，感谢覃烽专责对我论文提供各种资料、数据等。本文总结了自己的实际工作经验，更是汇聚了同事的智慧和对实际工作的看法及观点，在此再次表示对同事们的感谢！
参考文献
[1]徐华.特高压输电对环境的影响[J].湖北电力, 2004, 28 (4) :52-53.
[2]罗巍.山区输电线路设计与环境保护[J].湖北电力, 2005, 12 (29) :95-97.
论文作者:罗伟
论文发表刊物:《中国电业》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/29
标签：基础论文; 铁塔论文; 桁架论文; 植被论文; 线路论文; 山区论文; 护坡论文; 《中国电业》2019年第11期论文;