軍塘110kV 線塔工程對水陽江堤防滲流影響分析

田 雨，羅篤發(fā)，周 純，吳文松

（1.湖北省水利水電規(guī)劃勘測設計院，湖北 武漢 430070；2.湖北省碾盤山水利水電樞紐工程建設管理局，湖北 武漢 420106）

為促進區(qū)域協(xié)調發(fā)展，滿足宣州區(qū)中心城區(qū)及北門城區(qū)危舊房改造項目建成后負荷增長的供電需要，改善和優(yōu)化宣城市地區(qū)110kV 電網結構，緩解宣城市宣州區(qū)供電緊張局面，提高供電可靠性，滿足宣城地區(qū)經濟發(fā)展需求，新建安徽宣城雙塔（大唐）110kV 輸變電工程，宣城雙塔（大唐）110kV 輸變電工程包括5 個單項工程：雙塔110kV 變電站新建工程，軍塘—雙塔110kV 架空線路工程，軍塘—雙塔110kV 電纜線路工程，光纜通信工程，站內通信工程。

1 工程概況及水文地質條件

1.1 工程概況

水陽江干流宣州區(qū)段全長為91.7km，干流堤防大多為建國后將原有圩口聯(lián)并而成，經過多年的加高培厚，才達到目前的標準。擬建線路沿線依次跨越養(yǎng)賢聯(lián)圩堤、朱橋聯(lián)圩堤、五星聯(lián)圩堤，均為4 級堤防。

養(yǎng)賢聯(lián)圩（臨江）堤起于石山止于呈山，長約11.3km，堤頂高程13.5m～15.3m，堤寬5m～7m，堤頂鋪設寬約3.5m寬水泥路，兩岸基本采用草皮防護。本段圩堤軸線較為順直，大部分堤身填筑質量較好，部分堤段已達設計標準；但也存在局部堤線彎曲，堤防迎流頂沖或者深泓逼岸，堤身單薄，堤岸穩(wěn)定性較差。

擬建25～26# 段在左岸跨越養(yǎng)賢聯(lián)圩堤，堤寬5.5m，有3.5m 寬水泥路，堤頂高程14.7m，內、外坡比為1:2.1、1:2.5，左岸河道內有灘地，寬約60m，灘面高程7m～10m；在右岸跨越朱橋聯(lián)圩堤，堤寬5.0m，有4.0m 寬水泥路，堤頂高程13.6m，內、外坡比為1:1.4、1:2.4，右岸無灘地。

水陽江干流共有圩口13 個，其中萬畝圩口7 個，分別是雙橋聯(lián)圩、城東聯(lián)圩、五星聯(lián)圩、朱橋聯(lián)圩、養(yǎng)賢聯(lián)圩、衛(wèi)東聯(lián)圩和金寶圩，千畝圩口6 個，分別是敬亭圩、渣溪圩、天合圩、天成圩、幸福圩、石馬圩。

朱橋聯(lián)圩為宣城市萬畝以上圩口之一，位于宣城市北約15km 處，水陽江干流與南漪湖之間。1984 年由多個小的圩口聯(lián)并而成，總面積58.44km2，保護耕地3.97 萬畝，保護人口2.8 萬人，地面高程6.4m～8.3m，地勢較低。圩內地形較平坦，總的趨勢東南高，西與西北低，但起伏不大，大多地面高程在8m～9m（凍結吳淞）之間。圩口堤防總長27.5km，其中東側為水陽江干堤，起于石山止于呈山，長11.5km；西及西南側為西埂，起于竹園止于張埂，長7.9km；北側為撇洪溝，起于仙人橋止于呈山，長6.1km；西北側為十道壩，起于張埂止于仙人橋，長2.0km。圩堤保護人口1.8 萬人，保護耕地2.64 萬畝。

1.2 工程水文地質條件

工程河段順直，斷面系復式斷面，中泓偏左岸，有岸灘地寬約300m，遍植農作物，水位達14m 時開始漫灘。深槽系卵石河床，淺灘為細沙，兩岸為沙壤土，稍有沖淤變化[1-2]。兩岸有圩堤控制，但上游堤身單薄，大水時經常潰口分流或漫溢。上游約300m 處為大彎道，500m 以上有電灌站、機灌站多處，干旱期抽水灌溉對低水有影響。上游約15km 處左岸有華陽河匯入，約30km 處有佟公壩引水工程，下游約1km 處河道分為東西兩汊。大水時受上游彎道影響，水流不暢，斷面兩岸均有回流現(xiàn)象，枯水時斷面青苔較多，對低水測驗有影響。

擬建線路所處的大地構造單元及其大地構造分區(qū)按《中國及鄰區(qū)海陸大地構造圖》(張文佑主編，1983)，地跨3個一級大地構造單元，線路主體位于下?lián)P子斷塊區(qū)，并與秦嶺—大別山斷塊相毗鄰。區(qū)域內層狀地形明顯，近期以來新構造運動特點為大面積間歇性抬升，區(qū)域差異性運動不明顯，無區(qū)域性新斷裂形成。區(qū)域地殼基本穩(wěn)定，工程區(qū)處于相對穩(wěn)定的地質構造環(huán)境之中[3-4]。工程地質橫斷面圖如圖1 所示。

圖1 工程地質橫斷面圖

2 堤防滲流穩(wěn)定計算

2.1 計算原理和方法

堤防的滲流場為典型無壓滲流場，屬邊界非線性問題，目前多采用固定網格法。堤防滲流采用有限元計算軟件程序對工程進行滲流分析計算，堤基滲流場計算按二維平面穩(wěn)定滲流考慮[5]。

2.2 計算參數(shù)

計算采用的各土層的物理力學參數(shù)參考有關規(guī)范，并根據(jù)查勘結果結合工程經驗確定，土層滲透系數(shù)取值采用工程線路地勘成果并結合堤防加固設計綜合確定[6]。新建工程近堤段堤基工程地質斷面圖見圖1 所示，根據(jù)地質勘察資料、地層分布、材料滲流特性，將滲流場計算域的材料分為5 層數(shù)區(qū)，地基以砂夾卵石、細沙、粉質黏土為主[7]。各種材料均假定為各向同性，堤防各土層物理力學及滲透性指標地質建議值見表1 所示。

表1 土層參數(shù)及滲透系數(shù)特性表

2.3 計算工況

根據(jù)工程設計方案和評價需求，擬定如下3 組計算工況：

1）工程前：防洪設計水位下現(xiàn)狀堤防斷面滲流計算。堤外水位為防洪設計水位，堤內水位取堤后地面高程，其中，朱橋聯(lián)圩堤內有水塘，堤內水位取水塘水位。

2）工程后：防洪設計水位下工程后堤防斷面滲流計算，考慮線塔樁基與土體之間產生縫隙而使部分土體不參加抗?jié)B作用。

3）工程后且進行防滲處理：進行防滲處理后堤防斷面滲流計算，考慮工程后對塔基（樁基）周邊進行防滲處理，在底部鋪設一層土工布，土工布規(guī)格為200g/m2，垂直滲透系數(shù)10-3cm/s～10-4cm/s；然后上覆60cm 三級反濾料，再上鋪100cm 厚砂性壤土（復耕土），作為耕作保護覆蓋層。本次統(tǒng)計考慮堤內200m 范圍內的滲透系數(shù)[8-10]。堤防二維滲流有限元分析計算工況及邊界條件如表2 所示。

表2 計算工況及特征水位條件

2.4 結果分析

圖2 朱橋聯(lián)圩堤工程前滲流等勢線圖

圖3 朱橋聯(lián)圩堤工程后滲流等勢線圖

圖4 朱橋聯(lián)圩堤防滲處理后滲流等勢線圖

新建工程前后、防滲處理后滲流等勢線見圖2、圖3、圖4 所示，滲流穩(wěn)計算結果見表3 所示。

表3 朱橋聯(lián)圩堤防滲流計算成果表

由表3 可知，朱橋聯(lián)圩堤內現(xiàn)狀條件下堤腳處土體滲透垂直坡降值為0.167，完建后為0.163，工程前后無明顯變化；26# 線塔處現(xiàn)狀條件下土體滲透垂直坡降值為0.317，完建后為0.467，較工程前有所增大；距堤內腳200m 處現(xiàn)狀情況下土體滲透坡降值為0.125，完建后為0.121，建議工程后對26#線塔塔基處作防滲措施處理。通過采取防滲補救措施后，26# 線塔塔基處坡降值降為0.189，小于允許滲透坡降。

3 結論與建議

3.1 結論

1）現(xiàn)狀堤內土體滲透坡降值均小于土體允許滲透坡降值0.40，滿足滲透穩(wěn)定要求。

2）工程建成后，線塔塔基處土體滲透坡降值均大于0.40，不滿足滲透穩(wěn)定要求。工程建設對堤防工程影響較小。

3）新建工程與堤防平交，在采取防治補救措施后，工程建設對堤防和塔基工程影響較小。工程興建不會對堤防加固和護岸工程規(guī)劃的實施產生影響。

3.2 建議

1）近堤塔基施工時嚴格控制施工質量，減小對堤防的不利影響，施工完成后進行塔基防滲專項設計。

2）施工開挖棄土不得棄置于河道內，施工完成后及時移除施工臨時設施，以免影響河道行洪。

綜上所述，現(xiàn)狀堤內土體滲透坡降值均小于土體允許滲透坡降值0.40，滿足滲透穩(wěn)定要求，但工程后線塔塔基處土體滲透坡降值均大于0.40，不滿足滲透穩(wěn)定要求，為保證堤防及線塔自身的滲透安全，近堤樁基采取防滲措施處理，滲透滿足安全要求。