濕陷性黃土地區架空輸電線路基礎選型及防護措施

黨波

（福建永福工程顧問有限公司　福建　福州　350003）

濕陷性黃土地區架空輸電線路基礎選型及防護措施

黨波

（福建永福工程顧問有限公司福建福州350003）

針對濕陷性黃土地區架空輸電線路，按照不同濕陷等級及桿塔類型，提出基礎選型及防護措施建議。

濕陷性黃土；基礎選型及防護

引言

濕陷性黃土是指在一定壓力下受水浸濕，土結構迅速破壞，并產生顯著附加下沉的黃土，其中在上覆土的自重壓力下受水浸濕即發生顯著附加下沉的稱為自重濕陷性黃土。我國濕陷性黃土面積大、區域廣，輸電線路不可避免地會經過此類地區，如何確保桿塔基礎不發生濕陷下沉進而影響線路安全運行，是必須要重視的問題。

1　濕陷性黃土的濕陷機理

導致濕陷性黃土沉陷的因素有兩個，即“壓力”和“受水浸濕”。黃土中的膠結微粒、碳酸鈣凝成的集粒及微粒碎屑礦物共同組成許多粒狀架空結構和空隙，顆粒間的連接剛度和強度均較小，在外荷載作用下易發生變形和潰散。土體在浸水后軟化、溶解及顆粒之間連接的軟化破壞，削弱了土顆粒連接的總強度，使土顆粒分散，在壓力作用下，滑落到土體中的大、中空隙內，土體結構急速崩潰，造成濕陷。

2　濕陷等級劃分及桿塔分類

按照《濕陷性黃土地區建筑規范》，濕陷性等級劃分為Ⅰ～Ⅳ級，即輕微～很嚴重。擬建在濕陷性黃土場地上的建筑物，根據其重要性、地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對不均勻沉降限制的嚴格程度，分為甲、乙、丙、丁四類。

考慮以上分類標準是以工業及民用建筑等剛性建筑物不出現影響正常使用的裂縫為基礎，而送電線路桿塔屬于大柔性的高聳結構，比房屋建筑能承受更大的不均勻沉降。因此，按照《架空輸電線路基礎設計技術規程》附錄B，根據桿塔重要性及塔高、塔類型等，對照劃分為乙、丙、丁三類，即：大跨越、重要跨越塔及高塔（100m及以上）按乙類；Ⅲ、Ⅳ級自重濕陷性黃土地區的轉角塔和塔高50m及以上的懸垂型桿塔按丙類；塔高50m以下（不含水澆地）的懸垂型桿塔按丁類。

3　濕陷性黃土地基處理措施

考慮輸電線路具有塔位分散且互相獨立、交通運輸條件普遍較差等特點，應根據實際情況并結合以往設計、運行經驗，從安全性、經濟性、施工方便性等方面綜合考慮，因地制宜地選擇基礎型式及防護措施等。

針對濕陷性黃土地基，目前較常采用的地基處理措施主要有墊層法、強夯法等，表1對其作用原理及對輸電線路的適用性進行比較分析。

表1　

通過以上分析，濕陷性黃土地區的輸電線路推薦采用灰土墊層（一般采用灰、土體積比為2：8）進行地基處理，滿足架空輸電線路僅需消除部分濕陷性的要求，且以往線路工程中此法已廣泛使用，有些已運行20～30年，未發生因黃土濕陷而導致的事故。

4　濕陷性黃土地區基礎選型

在濕陷性黃土地區，為了防止或減小濕陷，最重要的是對地基進行處理，而基礎則仍可采用常規基礎型式，但在施工時則要盡量避免破壞濕陷性黃土的原狀結構。現對可采用的基礎型式及其一般特點進行對比分析如表2。

對于濕陷性黃土地質，板式基礎經濟性最優且施工安全風險小，對于地形平緩的塔位應優先采用。但對于丘陵、山地塔位，采用大開挖基礎對環境破壞大，尤其在干旱地區更為嚴重，而且大量施工余土置放不當容易造成滑坡等地質災害影響塔位邊坡穩定。另外，大開挖基礎對基坑回填質量要求高，回填土壓實不夠或散排水不到位更易導致積水以及滲入基底引起基礎下沉。

表2　

掏挖或挖孔樁基礎的基坑僅開挖基礎尺寸范圍內的土方，開挖范圍小、對環境破壞小，且雨水滲入基底的可能性小，因此丘陵、山地的塔位應優先采用。

考慮濕陷性黃土橫向挖進時土體自立性很差，為保證作業人員安全，若采用掏挖基礎，一般需控制基礎擴頭的基底展開角不大于30°，進深不大于0.5m。另外，由于濕陷性黃土承載力特征值及寬度、埋深的承載力修正系數均較低，因此在基礎作用力較大時，掏挖基礎的尺寸多由下壓承載力控制，基礎尺寸較大，不具經濟性。

挖孔樁基礎可充分發揮樁側摩阻力及樁端阻力，并且可考慮擴大頭對上拔、下壓承載力的有利作用，對于黃土地基效果顯著。但是考慮施工的可操作性，樁徑一般不小于1m，另外考慮按樁理論計算的適用性，樁長一般不小于6m。因此在基礎力較小的情況下，可能存在為滿足此最小尺寸要求，而造成基礎承載力遠高于其承受荷載的情況，造成基礎材料浪費。

因此，丘陵、山地塔位應根據地形及基礎作用力大小等進行比選。在基礎力較小時，考慮施工方便性采用掏挖基礎，基礎作用力較大或出露較高時，采用經濟性更好的挖孔樁基礎。

5　基礎選型及防護措施建議

濕陷性黃土產生下沉的必要條件是受水浸濕，只要保證地基不受水浸濕，就不會產生顯著附加下沉。因此，對于濕陷較輕的情況，可不做地基處理，應主要以防水為主，做好散排水措施。通常做法是根據雨水來源及水流方向，在塔位上方適當位置設截水溝，將水流引向基礎保護范圍以外，并在基面做自然散水坡，保證不積水。

對于濕陷較為嚴重防水處理不能滿足要求時，可根據實際情況單獨采用某種或同時采用多種防護措施。根據《架空輸電線路基礎設計技術規程》附錄B的要求并結合以往工程經驗，對于330kV及以上輸電線路工程，丙類建筑Ⅱ級及以下濕陷等級采用防水措施即可，Ⅱ級以上可按表3建議進行處理（220kV及以下輸電線路可酌情處理）。

表3　

另外，在塔位附近若存在水溝、水管等不利設施，尚應采取水溝改道（遠離基礎10m以上）、水管防滲漏處理等措施。

6　結束語

濕陷性黃土地區輸電線路基礎，應根據地基土的濕陷性等級、桿塔分類，且充分考慮塔位的地形及匯水情況等，因地制宜采用安全可靠、經濟環保且施工方便的基礎型式及防護措施，確保線路安全運行。

TM75

A

1673-0038（2015）22-0208-02

2015-5-15