輸電線路寒凍風化區地質工程問題探討

程峰+李俊+李洋+程東幸

摘 要：750kV伊庫輸電線路穿越天山山脈，區域內寒凍風化作用強烈。在寒凍作用下，會產生獨特的地貌特征。文章根據天山寒凍風化區地形地貌的分布特征，在分析輸電線路工程特點的基礎上，從塔基選位、選型、工程病害防治等多個角度出發，提出了輸電線工程建設中的防護對策，為類似工程的開展提供科學依據和參考。

關鍵詞：寒凍風化；工程地質問題；輸電線路；塔基

中圖分類號：TM621.5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）30-0187-02

1 概述

天山山區在寒凍風化作用下，原有巖石形成的碎石和塊石，按風化程度、重力或流水搬運作用下堆積的位置可分為冰緣巖柱、石海、巖屑坡等地貌[1-4]，極易發生多種地質災害，會對工程產生多種不利影響。

本工程是伊犁～庫車750kV輸電線路工程中新源縣庫爾德寧景區至和靜縣巴音布魯克大草原為穿越天山段，其中包含十余公里的嚴重寒凍風化區。據資料顯示，寒凍風化區開展的大型工程數量偏少，工程經驗極其欠缺。本文通過分析寒凍風化區的地貌特點、地質災害特征，綜合研究了天山寒凍風化區輸電線路的工程問題，并提出了相應的工程對策，為該輸電線路工程的路徑優化、塔基定位等提供科學、合理的建議及借鑒。

2 寒凍風化區地貌分布特征

在750kV伊庫輸電線路工程中，寒凍風化區主要分布在天山埡口前后，各種地貌錯綜分布。

2.1 冰緣巖柱

由于強烈的寒凍風化作用，基巖經受嚴重的破壞，被鱗剝與崩解為許多碎塊。巖塊在重力作用下沿坡移動。而殘留的基巖則多呈柱狀或丘崗狀兀立于山脊之上，形成冰緣巖柱或巖崗[1]。在本工程中僅在個別山頂有分布。

2.2 石海

大小不等的棱角狀塊礫，無一定方向，雜亂地散布，狀似一片亂石灘，故名石海。其中每一塊礫石經受的外營力，首先是機械風化作用，使原來完整基巖解體成若干小塊，隨著時間的進展，小塊將再行解體。機械風化的同時，雪蝕、融凍泥流，重力等都積極參與了石海的形成[1]。

2.3 巖屑坡

研究區域高海拔區域，海拔3200～3500m，冰川地貌發育，植被覆蓋率低，大部分基巖處于裸露狀態，并且由于巖質多為花崗巖，堅硬且脆性較大，經過凍融循環極易產生損傷破壞。特別是冰斗處寒凍風化嚴重，幾乎每個冰斗內都分布巖屑坡。為清晰表述位置，以初設線路為標準，對輸電線塔位有影響較大的巖屑坡進行了統計（見表1），寒凍風化地貌主要位于J12+1500～J14+800。

3 主要工程問題及防治措施

3.1 冰緣巖柱

本工程中，此類地形所占比重相對較小，加之輸電線路點狀工程特點，塔基選址時應盡量選擇避讓。但當塔基位于其下方時，應注意危巖、崩塌的影響。危巖、崩塌形成的落石，會直接威脅布設于其下方的塔基。當線路經過此類區域時應盡量繞避或跨越，當無法躲避時，可采用掛網噴射（改性）混凝土或對巖石中的裂縫進行封堵等措施，對巖體進行加固。并采用修筑攔石墻、落石槽、擋石網等防護設施，并對輸電鐵塔進行防護。

3.2 石海

石海具有空隙較大、整體松散、穩定性差的特點，并且其分布范圍廣、規模大小不一、厚度不定，清理難度巨大，立塔條件差。塔位選擇時，應予以避讓，當無法避讓時，應對地基進行處理。

3.3 巖屑坡

在工程區域內，巖屑坡分布范圍廣、面積大，大致可分為兩類：一類是古冰斗、雪線附近形成的大片連續巖屑坡，坡體全被巖屑覆蓋，幾乎無植被發育，巖屑粒徑自上而下略有分選，通常是上小下大；坡面巖屑自頂部滾落堆積，處于自然穩定狀態，當受外力（如雨、雪、冰體、落石等）作用時，極易失穩、滑塌。又因為此類巖屑坡，自坡頂到坡底厚度逐漸增大，根據地質雷達探測，坡底巖屑厚度可超過10m（見圖1a），且巖屑間空隙大，無粘結強度，整體強度差，穩定性差，無法在其上設立塔基。另一類是在海拔相對較低的山坡坡面上形成的巖屑坡（巖屑錐裙），這類巖屑坡的碎屑來源有限，且散布面積較大，故巖屑厚度通常較薄。根據地質雷達探測結果為3～5m（見圖1b）。此類巖屑坡若正處于發育階段，坡體巖屑與前一類性質相似，亦為不穩定的松散堆積層，難以在其上立塔。若當此類巖屑坡厚度較薄時，可通過清表、加固或將塔基深入基巖來保證塔基穩定性[5]。

在寒凍風化區，除地貌特征引發的工程問題外，該區域內巖石風化速率較普通區域更快[6]。若強烈的風化營力直接作用于混凝土塔基或擋墻上，其破壞力將更大、更明顯，將塔基或擋墻混凝土的耐久性、牢固性產生不利影響，更嚴重的會加速塔基或擋墻混凝土結構的破壞。寒凍風化作用強烈的區域，在基礎表層布置混凝土、瀝青、聚苯乙烯泡沫塑料、防滲保溫涂層等防護層，能夠低凍融循環次數。

4 結束語

（1）在塔基選位上，應根據現場情況進行識別，以避讓為主；無法避讓時，可選在老巖屑坡及石海位置，但要采用注漿對塔基巖土體進行加固。

（2）當塔基位于冰緣巖柱巖石崩塌體下方時，為防止危巖影響，可采用掛網噴射（改性）混凝土或對巖石中的裂縫進行封堵等措施，對巖體進行加固。

（3）在塔基設計中，應考慮對塔基混凝土進行防護。

參考文獻：

[1]朱誠.現代冰緣地貌研究[M].南京：江蘇科學技術出版社，1994.

[2]李吉均.大陸性氣候高山冰緣帶的地貌過程[J].冰川凍土，1983，5（1）：1-11.

[3]鄧養鑫，鄧曉峰.天山博格達峰地區現代冰緣地貌特征[J].冰川凍土，1983，5（3）：179-190.

[4]郭東信，程國棟.高亞洲冰緣作用類型及其垂直帶譜特征[J].冰川凍土，1996，18（增刊）：148-156.

[5]熊黑鋼，劉耕年，等.天山北坡烏-庫公路沿線自然災害特征及其對公路的影響[J].新疆大學學報（自然科學版），1993，10（4）：92-99.

[6]崔之久，李樹德.天山冰達板巖石風化剝蝕速率問題[J].水文地質工程地質，1981（6）：14-15.endprint