浅谈输电线路工程塔腿、基础和基面设计对水土保持的影响

2017-03-01

湖南水利水电 2017年3期

（湖南省水利水电勘测设计研究总院深圳分院深圳市518172）

林荣新

（湖南省水利水电勘测设计研究总院深圳分院深圳市518172）

随着国民经济持续快速发展，电力市场的需求日益增加，但电力输电线路工程的建设会造成沿线地区特别是山区、丘陵区等生态体系脆弱区域的水土流失。文章通过分析输电线路工程中塔腿、基础和基面的设计与水土保持的关系，并探讨了杆塔基础和基面在施工过程存在的水土流失方面问题，在此基础上，提出水土保持治理的方法，为建设单位在输电线路施工过程中有效控制和减轻水土流失，以及改善生态环境提供科学依据。

输电线路塔腿基础基面水土保持

20世纪80年代前，山区输电线路基础基本上都是采用直柱平板基础，铁塔采用等高腿，在施工中需大幅削减边坡形成基础平台，由此而引发下列问题：

（1）铁塔采用等高腿，位于山坡上的塔基基面由于要等高，需要对基面进行较大的开挖处理，这既改变了塔位处的自然地形地貌，破坏了原有的植被，容易形成水土流失，又使基础平台削坡形成陡边坡，若防护不到位，更容易造成边坡崩塌，引起较大的水土流失危害，影响塔腿和基础的稳定[1]。

（2）直柱平板基础基坑需要大开挖，土石方的弃渣量较多，施工时若对弃土处理不当，松散的弃渣会引起次生的滑坡，影响塔基的安全和输电线路的稳定运行。

（3）基面采用大面积开挖，破坏了基面天然植被，裸露的地表易引起较大的水土流失发生[2～3]。因此，探讨输电线路塔腿、基础和基面的设计在水土保持方面的作用和不足，为防治施工过程中水土流失的生产具有重要意义。

1 杆塔塔腿设计与水土保持关系分析

远距离架空输电线路横越山地、丘陵和平原，经过的微地貌各色各样，微地形也千差万别。当铁塔位于斜坡或台阶地时，塔腿之间会形成高差，就需要用长短腿来平衡，长短腿在四个任意方向都可以连接[4～5]。目前塔腿级差一般设计为1.5m，长短腿的最大差值一般设计为9.0m，而地面高差是任意值，当长短腿不能完全平衡地面高差时，一方面可将部分主柱露出地面，另一方面塔腿级差可缩短为1.0m，长短腿的最大差值也可以扩大，力求做到不开挖或少开挖。

施工过程中，应考虑在杆塔位于陡峭山顶控制铁塔的正面开挖，减少施工基面挖方量。对于坡度较大的地形，塔的长短腿已用到最大高差仍不能平衡地面高差时，可采用长腿对应基础主柱升高的办法来平衡过多的高差，必要时可做特殊基础。在基础无法满足或其他因素主柱不宜升高时，可对短腿所在基面适当挖方。因此，全方位高低腿的设计，可以减少塔基基面土石方挖方量，尤其在陡峭的山坡，能够减少基面大的开挖边坡和弃渣量，对塔基基面的水土保持是十分有利的[6～7]。

2 杆塔基础设计与水土保持关系分析

输电线路的基础即杆塔埋入地下的部分，根据国内常用的铁塔基础型式应用情况，目前我国输电线路杆塔基础大致可分为掏挖式基础、斜插式基础、直柱式大板基础、阶梯式基础等四类。一般基础采用大面积的开挖，势必会造成大面积植被的破坏和水土的流失。因此，有必要加强对输电线路基础的研究，降低土石方的开挖量，减少对植被的破坏，加强环境保护尤为重要[3]。

（1）掏挖式基础。该基础型式适用于山地和丘陵区内强风化岩石和硬塑粘性土、无地下水的地区。基坑全部采用人工掏挖，施工工艺简单，以基坑璧代模，不用回填土，它有充分利用原状土承载力高的优点，土石方开挖量少，可大大减少对周边环境的影响[8～9]，有利于塔基基面的水土保持。

（2）斜插式基础。该基础型式适用于平地区内地质条件较差、有地下水的地区。其特点是将主角钢斜插入基础中，用短角钢与螺栓锚固在基础底板内，上拔力直接传入底板，因其主柱与塔脚主材坡度相同，减少了作用于柱顶的水平力，因而改善了主柱受力性能，减少了底板受压应力的不均匀性，提高了基础的抗倾覆和滑移稳定性。其优点是：可根据塔基断面、地形等情况加高立柱，采用全方位不等高基础，以减少降基，降低土石方开挖量，减少基础弃渣，便于水土流失防治。

（3）直柱式大板基础。该基础型式一般情况下可适用于平地区内所有的自立式铁塔。其特点是按土重法计算，主柱预埋底脚螺栓，铁塔通过底座板和底脚螺栓与基础相连，底板做成柔式大板，板的上部与下部均配置钢筋。其优点是：施工较斜插式基础方便，对特殊的地形可采用全方位不等高基础，从而减少降基和土石方的开挖，属于环保基础[10]。

（4）阶梯式基础。该基础特点是柱子配筋，底板为阶梯式，底板不需配筋，铁塔通过底座板和底脚螺栓与基础相连。其优点是：能承受较大的荷载，施工工艺简单、方便，安全可靠。但阶梯式基础基坑需要大开挖，土石方量较大，弃渣较多，对环境影响较大，故在工程中应控制使用。

3 基面设计与水土保持关系分析

一般基面和基础施工可能造成基面大面积开挖，不但破坏了基面原有的天然植被，而且使塔位原稳定土体受到扰动[11]。基面开挖后形成的裸露地表，若防护不及时，在雨水的冲刷下，易产生较大的水土流失；同时，基面和基础挖方弃土堆积在基面附近，不仅增加了基面的附加压力，造成基础基坑产生崩塌和塌方[12～13]，而且弃土松散堆放，若无拦挡，在强降雨条件下也极容易造成次生的滑坡。因此，这些都不利于基面的水土保持。

故无论是哪种上述形式基础，均应尽量考虑不降或少降基面，直接开挖基坑。当前，基面设计中提出对四个塔腿分别进行降基、平基的概念，在考虑施工作业面以及边坡稳定后，塔基基础应形成四个小基面，基面和基坑中间的土体只要不影响铁塔的安装可完全保留。这种“小基面”的设计理念将对原始地貌的破坏降到最低程度，保证了山体的稳定，既减少扰动地表面积，又避免大量土石方的开挖，减少了弃渣，进而减少基面的水土流失防治措施工程量和投资，比较经济适用。