山區(qū)輸電線路塔位邊坡防治及技術經濟分析

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上山區(qū)輸電線路塔位邊坡防治及技術經濟分析姓名：張志忠 專業(yè)：輸電線路工程入職時間：2013年10月24日部門：工程建設中心總工辦目 錄專心-專注-專業(yè)山區(qū)輸電線路塔位邊坡防治及技術經濟分析摘要：在輸電線路竣工驗收過程中，經常發(fā)現(xiàn)塔基的邊坡保護距離不夠，文章分析了造成邊坡保護距離不夠的原因有施工方不嚴格按圖施工、測量錯誤、設計原因。針對該問題，最有效的辦法是設計人員在配置陡峭地形的基礎時，采用掏挖基礎或人工挖孔樁基礎，并加大基礎埋深。在問題出現(xiàn)后，采用補救措施，針對塔位邊坡的特點，總結輸電線路工程中常見的塔位邊坡主要處理措施，包括工程治理、生物治理，對相應方法的適用范圍和

2、優(yōu)缺點進行了比較分析，提出了合理的環(huán)保設計建議。關鍵詞：輸電線路； 塔位邊坡； 工程治理；生物治理一 引言山區(qū)輸電線路大都處于海拔較高、地勢險要、交通不便、地形復雜的地區(qū)。隨著我國電力建設的不斷發(fā)展，輸電線路走廊越來越緊張，線路路徑區(qū)域地形越來越復雜，隨之而來的是塔位條件越來越惡劣，很多塔位位于陡峭地形、山頂或半山腰，塔位邊坡問題越來越突出。塔位邊坡治理既是工程問題，又是經濟和環(huán)境保護方面的問題。因此，研究輸電線路塔位邊坡，尤其是高陡邊坡的穩(wěn)定性治理方法及其技術經濟特性，有著重要的工程意義和實踐價值。輸電線路大多經過山區(qū)，為避免過多降基，將基礎主柱加高并配合用長短腿塔型，實際是將基礎主柱加高部

3、分深埋，而原需降基部分的土石方并不挖除。采用加高基礎和長短塔腿，減少了虛線部分的塔位降基，可以最大限度地保持自然地面的坡度，使植被及覆蓋層均少遭破壞。進入21 世紀，國家提倡人與社會的和諧，在山區(qū)一般都采用長短腿和加高基礎的設計型式，見圖1。配置基礎最關鍵在于邊坡保護距離a 值。h長短腿差值；h1定位高差；h2基礎主柱加高值圖1 加高基礎和長短腿配置圖本文論述的塔位邊坡治理，是對輸電線路施工過程中，因山區(qū)塔位基礎開挖引起的堆渣棄土、水土流失、植被破壞等造成的塔位邊坡所采取的處理措施和設計建議12。風電集電線路施工更是如此。二 邊坡保護距離的分析（一） 影響邊坡保護距離a 值的因素邊坡保護距離a

4、 值是滿足基礎最小埋深（基礎施工圖）時，基礎中心到自然邊坡的距離。輸電線路設計年限一般為50 年，為防止基礎邊坡受到雨水沖刷，人為地破壞植被，在石山地區(qū)防止石山風化剝落等都需要有一定的保護距離。a 和h2在自然地面坡度一定的情況下呈正相關，即h2越大，a 值越大。因此，但坡度較大時，盡量采用掏挖基礎或人工挖孔樁基礎，并加大基礎埋深。邊坡保護距離a 值確定與桿塔類型、地質條件、基礎類型等因素有關。轉角塔的a 值大于直線塔，轉角塔的拔腿大于壓腿。這是因為轉角塔的安全系數(shù)比直線塔高，轉角塔拔腿上拔力大，對a 值要求就高。土質的地質比巖石的地質差，水土流失更嚴重，所以地質條件為土質比巖石的a 值要大。

5、大開挖基礎（臺階基礎、板式基礎、斜柱式基礎）比原狀土基礎（掏挖基礎和樁基礎）的a 值要大。（二）邊坡保護距離a 值不夠的原因在線路竣工驗收時，結構方面存在問題最多的就是擋土墻和排水溝，排水溝要增加，邊坡保護距離不夠，要求砌擋土墻。出現(xiàn)保護距離不夠的主要原因有以下幾點：1、非設計原因，而是施工方原因。設計時，明確要求，將施工棄土運至遠處，不能堆在塔位附近，而施工方為省工，將棄土堆在塔位附近，人為造成塔位附近陡坡，給人一種a 值不夠的錯覺。2、 勘測不到位。測量人員在測量時因為有茅草，導致花桿沒有放到地上，造成測量不準，還有部分人，因為新手，經驗不足，沒有測量準，有時現(xiàn)場記錄錯誤，提供的塔基圖也不

6、準。明確要求，將施工棄土運至遠處，不能堆在塔位附近，而施工方為省工，將棄土堆在塔位附近，人為造成塔位附近陡坡，給人一種a 值不夠的錯覺。3、 勘測不到位。測量人員在測量時因為有茅草，導致花桿沒有放到地上，造成測量不準，還有部分人，因為新手，經驗不足，沒有測量準，有時現(xiàn)場記錄錯誤，提供的塔基圖也不準。a基礎保護距離；L2塔位中心到基礎主柱中心的距離；Lc以基礎主柱中心點為圓心，a 值為半徑畫圓，圓上相對塔位中心點的最低點圖2 基礎分坑圖三 山區(qū)塔位邊坡特點及常見問題山區(qū)鐵塔基面邊坡主要包括天然地形構成的自然邊坡（如山坡、岸坡和斜坡等）和人工挖方形成的工程邊坡，如圖3 所示。對有坡度的塔位，無論是

7、采用等長腿塔還是高低腿塔，基面均需要開挖土石方，致使塔位地貌形成1 個或幾個低于原始地面的“簸箕”地形，如圖4 所示，其中，h 為鐵塔基礎設計埋深；，h為降基數(shù)值；a 為鐵塔基面設計范圍；為計算上拔角或剪切角。當?shù)匦屋^為陡峭時，降基值越大，形成的“簸箕”地形將越大。圖3 山區(qū)輸電線路塔位邊坡圖4 鐵塔塔面示意上述塔位邊坡的產生和存在，尤其是陡峭山區(qū)塔位邊坡將會帶來如下問題：（1）破壞塔位原有土體穩(wěn)定，影響電網安全?；骈_挖，破壞了塔位原有的天然植被，而且擾動了原有穩(wěn)定土體，在雨水浸蝕下易產生坍方和滑坡，影響塔基的穩(wěn)定性，給線路的后期安全運行和維護帶來隱患。尤其在干旱地區(qū)，植被一經破壞，多年難以

8、恢復，情況更為嚴重。（2）影響周圍環(huán)境和交通生活安全。按以往施工習慣，位于偏僻山區(qū)或原始森林中的塔位，基面挖方棄土總是隨意拋向基面附近低洼處。當塔位附近下坡方向有房屋、農田、道路等時，被雨水沖刷流失的棄土、棄石將威脅房屋和交通的安全。（3）增加工程造價?；娼祷?，一方面需要開挖土石方，另一方面挖方使塔位標高降低，因而塔高需要相應增加。目前，鐵塔設計時呼高以3.0 m 為1 級，降基過大時每增加1 級塔高，就多增加3.0 m塔高鋼材。顯然，增加塔高將引起造價增加。隨著對環(huán)保要求的日益嚴格，在經濟發(fā)達地區(qū)和城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)，基面挖方棄土將不能隨意堆放，如要求采取防護措施，無疑將會增加工程造價。四 常見的

9、塔位邊坡治理方法塔位邊坡的穩(wěn)定性與很多因素有關，如邊坡自身結構特性、土體結構、水及人類活動、工程條件、植被情況等。目前，常用的塔位邊坡治理方法有工程治理和生物治理兩大類，下面將分別就幾種常見的治理方法展開探討。（一）工程治理方法1、坡率法坡率法是指通過調整和控制邊坡的高度和坡度，而無須采取其他加固措施的治理方法，工程中又稱為削坡（或刷坡）。它的優(yōu)點是經濟簡易、施工方便，適用于巖層、塑性黏土和良好的砂性土，并要求地下水位較低，放坡開挖時有足夠的場地。當工程條件允許時，應優(yōu)先采用坡率法。采取坡率法時應注意因勢利導保持水系暢通。邊坡較高時，宜采用分層開挖、折線式或臺階式放坡，也可根據邊坡巖土層變化情

10、況按不同坡率放坡，臺階式邊坡中部應設置護坡道。2、漿砌塊石、擋土墻線路工程傳統(tǒng)護坡多采用漿砌塊石護坡，如圖5所示，當支擋高度較高時需加筋處理，即為加筋擋土墻結構3，。這2 種方法一般適用于強風化巖質邊坡，必須保證坡腳嚴格埋置在原狀土一定深度內，一般對擋墻高度也有限制。優(yōu)點是施工簡單方便，缺點是環(huán)境效果較差，增加線路本體的造價，且受雨水沖刷后主動土壓力顯著增加，混凝土也容易開裂，造成護坡體被破壞，從而影響線路的安全穩(wěn)定。因此，在輸電線路中應盡量少用。h墻高；h1后趾高；h2前趾高；b底寬；b1頂寬；b2坡寬；b3趾寬圖5 漿砌塊石護坡示意3、 漿砌石回填，線路回填采用漿砌石回填，見圖6。該方法在

11、石頭上很方便，開挖基坑會有很多塊石，取材方便，減少塊石的運輸，因此，在石山地區(qū)，該方法被運用廣泛。圖6 漿砌石回填示意圖4、 抗滑樁圖7 抗滑樁護坡抗滑樁是承受側向荷載用以整治滑坡的支撐建筑物。它穿過滑體在滑床一定深度處錨固以抵抗滑坡推力的作用，如圖7 所示。與其他措施相比，具有抗滑能力強、適用條件廣泛、不易惡化滑坡狀態(tài)、施工安全簡便，并能進一步核實地質條件等突出優(yōu)點。同時，抗滑樁可與其他治理措施靈活配合。但該方法的造價相對較高。5、 掛網錨噴錨噴支護技術是一種有效的巖石邊坡坡面工程防護措施，它是依靠錨桿、鋼筋網和噴射混凝土共同負荷來提高塔位邊坡巖體的結構強度和抗變形剛度，以減少巖體側向變形，

12、增強邊坡的整體穩(wěn)定性和耐久性，從防護與加固的角度整治高陡巖質邊坡坡面易產生的墜石、崩塌、滑落等災害，如圖8、9所示。掛網錨噴護坡適用于巖性較差、坡面巖石易風化、坡面巖體切割破碎嚴重的硬巖式巖狀結構的不連續(xù)地層及坡面巖體與基巖分離、節(jié)理發(fā)育易受自然因素影響而產生危害的巖石邊坡坡面防護。圖8 全覆蓋式錨噴支護 圖9 掛網錨噴支護6、 工程治理法的對比分析上述介紹的幾種塔位邊坡的工程治理方法及其優(yōu)缺點匯總如表1 所示。從表1 中不難發(fā)現(xiàn)，塔位邊坡工程治理措施的應用相對較廣，但這些措施的主要缺點是易形成水土流失，容易形成新的次生災害，增加工程造價，同時也帶來了嚴重的環(huán)境問題，如視覺污染、生態(tài)失衡等。（

13、二） 生物治理方法邊坡生物治理是指利用生物（主要是植物），單獨或與其他構件配合對邊坡進行防護和綠化、植被恢復的一種綜合性技術45。其優(yōu)點是通過植物根系對邊坡的加固作用，有效減少和防止水土流失和滑坡的產生，同時提高植被覆蓋率。1 植被固坡植被固坡是利用植物涵水固土的原理穩(wěn)定巖土邊坡，同時又美化生態(tài)環(huán)境的一種新技術，如圖10所示。該技術目前已被越來越多的工程技術人員所倡導，結合送電線路工程的特點，有選擇地采用生態(tài)護坡技術也必將帶來良好的經濟、環(huán)保效益。植被固坡選用的植物應以當?shù)剡m生植物為主，包括鄉(xiāng)土植物種及引種馴化成功并已得到廣泛應用的植物種。北方寒溫帶和部分溫帶地區(qū)多選用冷季型草種，如黑麥草、紫

14、花苜蓿、高羊茅、草地早熟禾、灌木紫穗槐、沙棘、胡枝子等，而中部和南方部分溫帶、亞熱帶和熱帶地區(qū)多選用暖季型草種，如狗牙根、百喜草、假儉草、結縷草、灌木紫穗槐、胡枝子、合歡、火棘等。表1 塔位邊坡工程治理常用方法的技術特點方法適用范圍優(yōu)點缺點備注坡率法適用于上陡下緩、坡后有穩(wěn)定巖土的邊坡；常用于淺層滑坡施工簡便、經濟、安全可靠需要廢方堆置場；減載后邊坡還需植草或噴漿防護；用于深層滑坡處治時只能作為輔助方法滿足坡率要求， 坡高不能超過15 m， 可與其他方式組合護坡漿砌塊石適用于土質或強風化巖質邊坡施工簡便， 能較好地消化挖方棄土， 在地形有利時較經濟坡底須埋置原狀土內；環(huán)境效果較差， 受雨水沖刷

15、后砼易開裂；對護坡高度有限制盡量少采用加筋擋土墻適用于基巖和滑動面淺的淺層滑坡施工簡便， 造價低， 破壞山體平衡少，收效快坡腳須有穩(wěn)定巖土層；擋土墻基礎埋深有限，不適用于深層滑坡應用廣泛漿砌石回填適用于石頭地質基坑開挖石頭多；取材方便、減少石塊的運輸僅限于石山地區(qū)應用廣泛抗滑樁適用于地形較緩的中深層滑坡可處治深層滑坡費用高， 施工時間長， 地形較陡時不易操作常用于不允許停電塔位的邊坡治理掛網錨噴適用于地形較陡， 橫向基巖不深的中淺層滑坡；在15 m 內應有錨固基巖施工較快， 造價低， 可處治中層滑坡錨桿長度一般在15 m 之內，錨固長度有限，不適用于深層滑坡施工設備搬運方便方可能實施圖10 植

16、被固坡植被固坡適用于開挖后風化嚴重的巖質邊坡和坡面穩(wěn)定度較高的土質邊坡。主要分直接噴播（客土、濕法）、土工格室和格構植被護坡等形式。2 三維植被網護坡三維植被網護坡是指利用活性植物并結合土工合成材料等工程材料，在坡面構建一個具有自身生長能力的防護系統(tǒng)，實現(xiàn)對邊坡進行加固，如圖11、12 所示。根據邊坡地形地貌、土質和區(qū)域氣候的特點，在邊坡表面覆蓋一層土工合成材料并按一定的組合與間距種植多種植物。通過植物生長活動達到根系加筋、莖葉防沖蝕的目的，經過生態(tài)圖11 三維植被網護坡結構 圖12 三維植被網護坡效果護坡技術處理，坡面被茂密的植被覆蓋，在表土層形成盤根錯節(jié)的根系，有效抑制暴雨徑流對邊坡的侵蝕

17、，增加土體的抗剪強度，減小孔隙水壓力和土體自重力，從而大幅提高邊坡的穩(wěn)定性和抗沖刷能力。砌片石在坡面上形成骨架，在骨架的框格內通常采用土噴播法或植草皮等方法進行植草。它兼有漿砌塊石護坡和植被護坡的優(yōu)點􀉑且簡便易行，是一種輕質護坡，在輸電線路工程中已有一定的應用范例，值得推廣。3 綜合護坡圖12 漿砌骨架植草護坡圖 圖13 漿砌骨架植草護坡效果近年來，在自然邊坡的保護和治理上，越來越多地采用植物方法與傳統(tǒng)的巖土工程技術相結合的綜合護坡方法。例如漿砌骨架植草護坡就是一種典型的綜合護坡方式，如圖12、13 所示。它是采用漿砌片石在坡面上形成骨架，在骨架的框格內通常采用土噴播法或植草

18、皮等方法進行植草。它兼有漿砌塊石護坡和植被護坡的優(yōu)點，且簡便易行，是一種輕質護坡，在輸電線路工程中已有一定的應用范例，值得推廣。 五 幾種護坡形式的技術經濟指標比較生物護坡由于不需要消耗大量的建筑材料，如塊石、水泥等，因此，生物護坡的工程造價較低。經查閱有關資料，各類護坡的造價比較如表2所示。表2 幾種護坡形式經濟性比較護坡措施厚度/mm單價/(元·m-2)造價比/%100m2 護坡的施工工期漿砌塊石護坡30018010010 人×45 日塊石骨架植被護坡2001106110 人×30 日三維植被網護坡50301710 人×8 日從表2 可以看出，三維植被網護坡的厚度、單位造價及單位施工工期是漿砌塊石護坡的1/6，是塊石骨架植被護坡的1/4，生物護坡的經濟性十分明顯。特別說明的是，線路工程中由于材料運輸費用比例比一般工程要高得多，漿砌塊石護坡的材料消耗量大，運輸成本比例也會更高。所以，在線路工程中應用生物護坡，具有優(yōu)越的經濟性。 隨著我國電力建