山区输电线路塔位边坡防治及技术经济分析

山区输电线路塔位边坡防治及技术经济分析姓名：张志忠专业：输电线路工程入职时间：2013年10月24日部门：工程建设中心总工办目录摘要：................................................................1关键词：..............................................................1一引言...............................................................1二边坡保护距离的分析.................................................2三山区塔位边坡特点及常见问题.........................................3四常见的塔位边坡治理方法............................................5五几种护坡形式的技术经济指标比较....................................10六结语..............................................................11参考文献：...........................................................11~1~山区输电线路塔位边坡防治及技术经济分析摘要：在输电线路竣工验收过程中，经常发现塔基的边坡保护距离不够，文章分析了造成边坡保护距离不够的原因有施工方不严格按图施工、测量错误、设计原因。针对该问题，最有效的办法是设计人员在配置陡峭地形的基础时，采用掏挖基础或人工挖孔桩基础，并加大基础埋深。在问题出现后，采用补救措施，针对塔位边坡的特点，总结输电线路工程中常见的塔位边坡主要处理措施，包括工程治理、生物治理，对相应方法的适用范围和优缺点进行了比较分析，提出了合理的环保设计建议。关键词：输电线路；塔位边坡；工程治理；生物治理一引言山区输电线路大都处于海拔较高、地势险要、交通不便、地形复杂的地区。随着我国电力建设的不断发展，输电线路走廊越来越紧张，线路路径区域地形越来越复杂，随之而来的是塔位条件越来越恶劣，很多塔位位于陡峭地形、山顶或半山腰，塔位边坡问题越来越突出。塔位边坡治理既是工程问题，又是经济和环境保护方面的问题。因此，研究输电线路塔位边坡，尤其是高陡边坡的稳定性治理方法及其技术经济特性，有着重要的工程意义和实践价值。输电线路大多经过山区，为避免过多降基，将基础主柱加高并配合用长短腿塔型，实际是将基础主柱加高部分深埋，而原需降基部分的土石方并不挖除。采用加高基础和长短塔腿，减少了虚线部分的塔位降基，可以最大限度地保持自然地面的坡度，使植被及覆盖层均少遭破坏。进入21世纪，国家提倡人与社会的和谐，在山区一般都采用长短腿和加高基础的设计型式，见图1。配置基础最关键在于边坡保护距离a值。~2~h—长短腿差值；h1—定位高差；h2—基础主柱加高值图1加高基础和长短腿配置图本文论述的塔位边坡治理，是对输电线路施工过程中，因山区塔位基础开挖引起的堆渣弃土、水土流失、植被破坏等造成的塔位边坡所采取的处理措施和设计建议[1－2]。风电集电线路施工更是如此。二边坡保护距离的分析（一）影响边坡保护距离a值的因素边坡保护距离a值是满足基础最小埋深（基础施工图）时，基础中心到自然边坡的距离。输电线路设计年限一般为50年，为防止基础边坡受到雨水冲刷，人为地破坏植被，在石山地区防止石山风化剥落等都需要有一定的保护距离。a和h2在自然地面坡度一定的情况下呈正相关，即h2越大，a值越大。因此，但坡度较大时，尽量采用掏挖基础或人工挖孔桩基础，并加大基础埋深。边坡保护距离a值确定与杆塔类型、地质条件、基础类型等因素有关。转角塔的a值大于直线塔，转角塔的拔腿大于压腿。这是因为转角塔的安全系数比直线塔高，转角塔拔腿上拔力大，对a值要求就高。土质的地质比岩石的地质差，水土流失更严重，所以地质条件为土质比岩石的a值要大。大开挖基础（台阶基础、板式基础、斜柱式基础）比原状土基础（掏挖基础和桩基础）的a值要大。（二）边坡保护距离a值不够的原因在线路竣工验收时，结构方面存在问题最多的就是挡土墙和排水沟，排水沟要增加，边坡保护距离不够，要求砌挡土墙。出现保护距离不够的主要原因有以下几点：~3~1、非设计原因，而是施工方原因。设计时，明确要求，将施工弃土运至远处，不能堆在塔位附近，而施工方为省工，将弃土堆在塔位附近，人为造成塔位附近陡坡，给人一种a值不够的错觉。2、勘测不到位。测量人员在测量时因为有茅草，导致花杆没有放到地上，造成测量不准，还有部分人，因为新手，经验不足，没有测量准，有时现场记录错误，提供的塔基图也不准。明确要求，将施工弃土运至远处，不能堆在塔位附近，而施工方为省工，将弃土堆在塔位附近，人为造成塔位附近陡坡，给人一种a值不够的错觉。3、勘测不到位。测量人员在测量时因为有茅草，导致花杆没有放到地上，造成测量不准，还有部分人，因为新手，经验不足，没有测量准，有时现场记录错误，提供的塔基图也不准。a—基础保护距离；L2—塔位中心到基础主柱中心的距离；Lc—以基础主柱中心点为圆心，a值为半径画圆，圆上相对塔位中心点的最低点图2基础分坑图三山区塔位边坡特点及常见问题山区铁塔基面边坡主要包括天然地形构成的自然边坡（如山坡、岸坡和斜坡等）和人工挖方形成的工程边坡，如图3所示。对有坡度的塔位，无论是采用等长腿塔还是高低腿塔，基面均需要开挖土石方，致使塔位地貌形成1个或几个低于原始地面的“簸箕”地形，如图4所示，其中，h为铁塔基础设计埋深；，h′为降基数值；a为铁塔基面设计范围；α为计算上拔角或剪切角。当地形较为陡峭时，降基值越大，形成的“簸箕”~4~地形将越大。图3山区输电线路塔位边坡图4铁塔塔面示意上述塔位边坡的产生和存在，尤其是陡峭山区塔位边坡将会带来如下问题：（1）破坏塔位原有土体稳定，影响电网安全。基面开挖，破坏了塔位原有的天然植被，而且扰动了原有稳定土体，在雨水浸蚀下易产生坍方和滑坡，影响塔基的稳定性，给线路的后期安全运行和维护带来隐患。尤其在干旱地区，植被一经破坏，多年难以恢复，情况更为严重。（2）影响周围环境和交通生活安全。按以往施工习惯，位于偏僻山区或原始森林中的塔位，基面挖方弃土总是随意抛向基面附近低洼处。当塔位附近下坡方向有房屋、农田、道路等时，被雨水冲刷流失的弃土、弃石将威胁房屋和交通的安全。（3）增加工程造价。基面降基，一方面需要开挖土石方，另一方面挖方使塔位标高降低，因而塔高需要相应增加。目前，铁塔设计时呼高以3.0m为1级，降基过大时每增加1级塔高，就多增加3.0m塔高钢材。显然，增加塔高将引起造价增加。随着对环保要求的日益严格，在经济发达地区和城镇规划区，基面挖方弃土将不能随意堆放，如要~5~求采取防护措施，无疑将会增加工程造价。四常见的塔位边坡治理方法塔位边坡的稳定性与很多因素有关，如边坡自身结构特性、土体结构、水及人类活动、工程条件、植被情况等。目前，常用的塔位边坡治理方法有工程治理和生物治理两大类，下面将分别就几种常见的治理方法展开探讨。（一）工程治理方法1、坡率法坡率法是指通过调整和控制边坡的高度和坡度，而无须采取其他加固措施的治理方法，工程中又称为削坡（或刷坡）。它的优点是经济简易、施工方便，适用于岩层、塑性黏土和良好的砂性土，并要求地下水位较低，放坡开挖时有足够的场地。当工程条件允许时，应优先采用坡率法。采取坡率法时应注意因势利导保持水系畅通。边坡较高时，宜采用分层开挖、折线式或台阶式放坡，也可根据边坡岩土层变化情况按不同坡率放坡，台阶式边坡中部应设置护坡道。2、浆砌块石、挡土墙线路工程传统护坡多采用浆砌块石护坡，如图5所示，当支挡高度较高时需加筋处理，即为加筋挡土墙结构[3]，。这2种方法一般适用于强风化岩质边坡，必须保证坡脚严格埋置在原状土一定深度内，一般对挡墙高度也有限制。优点是施工简单方便，缺点是环境效果较差，增加线路本体的造价，且受雨水冲刷后主动土压力显著增加，混凝土也容易开裂，造成护坡体被破坏，从而影响线路的安全稳定。因此，在输电线路中应尽量少用。~6~h—墙高；h1—后趾高；h2—前趾高；b—底宽；b1—顶宽；b2—坡宽；b3—趾宽图5浆砌块石护坡示意3、浆砌石回填，线路回填采用浆砌石回填，见图6。该方法在石头上很方便，开挖基坑会有很多块石，取材方便，减少块石的运输，因此，在石山地区，该方法被运用广泛。图6浆砌石回填示意图4、抗滑桩抗滑桩是承受侧向荷载用以整治滑坡的支撑建筑物。它穿过滑体在滑床一定深度处锚固以抵抗滑坡推力的作用，如图7所示。与其他措施相比，具有抗滑能力强、适用条件广泛、不易恶化滑坡状态、施工安全简便，并能进一步核实地质条件等突出优点。同时，抗滑桩可与其他治理措施灵活配合。但该方法的造价相对较高。5、挂网锚喷锚喷支护技术是一种有效的岩石边坡坡面工程防护措施，它是依靠锚杆、钢筋网和喷射混凝土共同负荷来提高塔位边坡岩体的结构强度和抗变形刚度，以减少岩体侧向变形，增强边坡的整体稳定性和耐久性，从防护与加固的角度整治高陡岩质边坡坡面易产生的坠石、崩塌、滑落等灾害，如图8、9所示。图7抗滑桩护坡~7~挂网锚喷护坡适用于岩性较差、坡面岩石易风化、坡面岩体切割破碎严重的硬岩式岩状结构的不连续地层及坡面岩体与基岩分离、节理发育易受自然因素影响而产生危害的岩石边坡坡面防护。图8全覆盖式锚喷支护图9挂网锚喷支护6、工程治理法的对比分析上述介绍的几种塔位边坡的工程治理方法及其优缺点汇总如表1所示。从表1中不难发现，塔位边坡工程治理措施的应用相对较广，但这些措施的主要缺点是易形成水土流失，容易形成新的次生灾害，增加工程造价，同时也带来了严重的环境问题，如视觉污染、生态失衡等。（二）生物治理方法边坡生物治理是指利用生物（主要是植物），单独或与其他构件配合对边坡进行防护和绿化、植被恢复的一种综合性技术[4－5]。其优点是通过植物根系对边坡的加固作用，有效减少和防止水土流失和滑坡的产生，同时提高植被覆盖率。1植被固坡植被固坡是利用植物涵水固土的原理稳定岩土边坡，同时又美化生态环境的一种新技术，如图10所示。该技术目前已被越来越多的工程技术人员所倡导，结合送电线路工程的特点，有选择地采用生态护坡技术也必将带来良好的经济、环保效益。植被固坡选用的植物应以当地适生植物为主，包括乡土植物种及引种驯化成功并已得到广泛应用的植物种。北方寒温带和部分温带地区多选用冷季型草种，如黑麦草、紫花苜蓿、高羊茅、草地早熟禾、灌木紫穗槐、沙棘、胡枝子等，而中部和南方部分温带、亚热带和热带地区多选用暖季型草种，如狗牙根、百喜草、假俭草、结缕草、灌木紫穗槐、胡枝子、合欢、火棘等。~8~表1塔位边坡工程治理常用方法的技术特点方法适用范围优点缺点备注坡率法①适用于上陡下缓、坡后有稳定岩土的边坡；②常用于浅层滑坡施工简便、经济、安全可靠①需要废方堆置场；②减载后边坡还需植草或喷浆防护；③用于深层滑坡处治时只能作为辅助方法满足坡率要求，坡高不能超过15m，可与其他方式组合护坡浆砌块石适用于土质或强风化岩质边坡施工简便，能较好地消化挖方弃土，在地形有利时较经济①坡底须埋置原状土内；②环境效果较差，受雨水冲刷后砼易开裂；③对护坡高度有限制尽量少采用加筋挡土墙适用于基岩和滑动面浅的浅层滑坡施工简便，造价低，破坏山体平衡少，收效快①坡脚须有稳定岩土层；②挡土墙基础埋深有限，不适用于深层滑坡应用广泛浆砌石回填适用于石头地质①基坑开挖石头多；②取材方便、减少石块的运输仅限于石山地区应用广泛抗滑桩适用于地形较缓的中深层滑坡可处治深层滑坡费用高，施工时间长，地形较陡时不易操作常用于不允许停电塔位的边坡治理挂网锚喷①适用于地形较陡，横向基岩不深的中浅层滑坡；②在15m内应有锚固基岩施工较快，造价低，可处治中层滑坡锚杆长度一般在15m之内，锚固长度有限