军塘110kV 线塔工程对水阳江堤防渗流影响分析

田 雨，罗笃发，周 纯，吴文松

（1.湖北省水利水电规划勘测设计院，湖北 武汉 430070；2.湖北省碾盘山水利水电枢纽工程建设管理局，湖北 武汉 420106）

为促进区域协调发展，满足宣州区中心城区及北门城区危旧房改造项目建成后负荷增长的供电需要，改善和优化宣城市地区110kV 电网结构，缓解宣城市宣州区供电紧张局面，提高供电可靠性，满足宣城地区经济发展需求，新建安徽宣城双塔（大唐）110kV 输变电工程，宣城双塔（大唐）110kV 输变电工程包括5 个单项工程：双塔110kV 变电站新建工程，军塘—双塔110kV 架空线路工程，军塘—双塔110kV 电缆线路工程，光缆通信工程，站内通信工程。

1 工程概况及水文地质条件

1.1 工程概况

水阳江干流宣州区段全长为91.7km，干流堤防大多为建国后将原有圩口联并而成，经过多年的加高培厚，才达到目前的标准。拟建线路沿线依次跨越养贤联圩堤、朱桥联圩堤、五星联圩堤，均为4 级堤防。

养贤联圩（临江）堤起于石山止于呈山，长约11.3km，堤顶高程13.5m～15.3m，堤宽5m～7m，堤顶铺设宽约3.5m宽水泥路，两岸基本采用草皮防护。本段圩堤轴线较为顺直，大部分堤身填筑质量较好，部分堤段已达设计标准；但也存在局部堤线弯曲，堤防迎流顶冲或者深泓逼岸，堤身单薄，堤岸稳定性较差。

拟建25～26# 段在左岸跨越养贤联圩堤，堤宽5.5m，有3.5m 宽水泥路，堤顶高程14.7m，内、外坡比为1:2.1、1:2.5，左岸河道内有滩地，宽约60m，滩面高程7m～10m；在右岸跨越朱桥联圩堤，堤宽5.0m，有4.0m 宽水泥路，堤顶高程13.6m，内、外坡比为1:1.4、1:2.4，右岸无滩地。

水阳江干流共有圩口13 个，其中万亩圩口7 个，分别是双桥联圩、城东联圩、五星联圩、朱桥联圩、养贤联圩、卫东联圩和金宝圩，千亩圩口6 个，分别是敬亭圩、渣溪圩、天合圩、天成圩、幸福圩、石马圩。

朱桥联圩为宣城市万亩以上圩口之一，位于宣城市北约15km 处，水阳江干流与南漪湖之间。1984 年由多个小的圩口联并而成，总面积58.44km2，保护耕地3.97 万亩，保护人口2.8 万人，地面高程6.4m～8.3m，地势较低。圩内地形较平坦，总的趋势东南高，西与西北低，但起伏不大，大多地面高程在8m～9m（冻结吴淞）之间。圩口堤防总长27.5km，其中东侧为水阳江干堤，起于石山止于呈山，长11.5km；西及西南侧为西埂，起于竹园止于张埂，长7.9km；北侧为撇洪沟，起于仙人桥止于呈山，长6.1km；西北侧为十道坝，起于张埂止于仙人桥，长2.0km。圩堤保护人口1.8 万人，保护耕地2.64 万亩。

1.2 工程水文地质条件

工程河段顺直，断面系复式断面，中泓偏左岸，有岸滩地宽约300m，遍植农作物，水位达14m 时开始漫滩。深槽系卵石河床，浅滩为细沙，两岸为沙壤土，稍有冲淤变化[1-2]。两岸有圩堤控制，但上游堤身单薄，大水时经常溃口分流或漫溢。上游约300m 处为大弯道，500m 以上有电灌站、机灌站多处，干旱期抽水灌溉对低水有影响。上游约15km 处左岸有华阳河汇入，约30km 处有佟公坝引水工程，下游约1km 处河道分为东西两汊。大水时受上游弯道影响，水流不畅，断面两岸均有回流现象，枯水时断面青苔较多，对低水测验有影响。

拟建线路所处的大地构造单元及其大地构造分区按《中国及邻区海陆大地构造图》(张文佑主编，1983)，地跨3个一级大地构造单元，线路主体位于下扬子断块区，并与秦岭—大别山断块相毗邻。区域内层状地形明显，近期以来新构造运动特点为大面积间歇性抬升，区域差异性运动不明显，无区域性新断裂形成。区域地壳基本稳定，工程区处于相对稳定的地质构造环境之中[3-4]。工程地质横断面图如图1 所示。

图1 工程地质横断面图

2 堤防渗流稳定计算

2.1 计算原理和方法

堤防的渗流场为典型无压渗流场，属边界非线性问题，目前多采用固定网格法。堤防渗流采用有限元计算软件程序对工程进行渗流分析计算，堤基渗流场计算按二维平面稳定渗流考虑[5]。

2.2 计算参数

计算采用的各土层的物理力学参数参考有关规范，并根据查勘结果结合工程经验确定，土层渗透系数取值采用工程线路地勘成果并结合堤防加固设计综合确定[6]。新建工程近堤段堤基工程地质断面图见图1 所示，根据地质勘察资料、地层分布、材料渗流特性，将渗流场计算域的材料分为5 层数区，地基以砂夹卵石、细沙、粉质黏土为主[7]。各种材料均假定为各向同性，堤防各土层物理力学及渗透性指标地质建议值见表1 所示。

表1 土层参数及渗透系数特性表

2.3 计算工况

根据工程设计方案和评价需求，拟定如下3 组计算工况：

1）工程前：防洪设计水位下现状堤防断面渗流计算。堤外水位为防洪设计水位，堤内水位取堤后地面高程，其中，朱桥联圩堤内有水塘，堤内水位取水塘水位。

2）工程后：防洪设计水位下工程后堤防断面渗流计算，考虑线塔桩基与土体之间产生缝隙而使部分土体不参加抗渗作用。

3）工程后且进行防渗处理：进行防渗处理后堤防断面渗流计算，考虑工程后对塔基（桩基）周边进行防渗处理，在底部铺设一层土工布，土工布规格为200g/m2，垂直渗透系数10-3cm/s～10-4cm/s；然后上覆60cm 三级反滤料，再上铺100cm 厚砂性壤土（复耕土），作为耕作保护覆盖层。本次统计考虑堤内200m 范围内的渗透系数[8-10]。堤防二维渗流有限元分析计算工况及边界条件如表2 所示。

表2 计算工况及特征水位条件

2.4 结果分析

图2 朱桥联圩堤工程前渗流等势线图

图3 朱桥联圩堤工程后渗流等势线图

图4 朱桥联圩堤防渗处理后渗流等势线图

新建工程前后、防渗处理后渗流等势线见图2、图3、图4 所示，渗流稳计算结果见表3 所示。

表3 朱桥联圩堤防渗流计算成果表

由表3 可知，朱桥联圩堤内现状条件下堤脚处土体渗透垂直坡降值为0.167，完建后为0.163，工程前后无明显变化；26# 线塔处现状条件下土体渗透垂直坡降值为0.317，完建后为0.467，较工程前有所增大；距堤内脚200m 处现状情况下土体渗透坡降值为0.125，完建后为0.121，建议工程后对26#线塔塔基处作防渗措施处理。通过采取防渗补救措施后，26# 线塔塔基处坡降值降为0.189，小于允许渗透坡降。

3 结论与建议

3.1 结论

1）现状堤内土体渗透坡降值均小于土体允许渗透坡降值0.40，满足渗透稳定要求。

2）工程建成后，线塔塔基处土体渗透坡降值均大于0.40，不满足渗透稳定要求。工程建设对堤防工程影响较小。

3）新建工程与堤防平交，在采取防治补救措施后，工程建设对堤防和塔基工程影响较小。工程兴建不会对堤防加固和护岸工程规划的实施产生影响。

3.2 建议

1）近堤塔基施工时严格控制施工质量，减小对堤防的不利影响，施工完成后进行塔基防渗专项设计。

2）施工开挖弃土不得弃置于河道内，施工完成后及时移除施工临时设施，以免影响河道行洪。

综上所述，现状堤内土体渗透坡降值均小于土体允许渗透坡降值0.40，满足渗透稳定要求，但工程后线塔塔基处土体渗透坡降值均大于0.40，不满足渗透稳定要求，为保证堤防及线塔自身的渗透安全，近堤桩基采取防渗措施处理，渗透满足安全要求。