沖溝發(fā)育地段輸電線路塔位選擇及處理

李曉明

(四川電力設計咨詢有限責任公司，四川 成都 610041)

沖溝發(fā)育地段輸電線路塔位選擇及處理

李曉明

(四川電力設計咨詢有限責任公司，四川 成都 610041)

西昌螺髻山地區(qū)為架空輸電線路主要通道，具有特殊的巖土條件和氣候條件，致使沖溝發(fā)育，沖溝問題突出。本文通過某500 kV輸電線路為例，對沖溝成因、類型進行分析和歷史對比，分析其分布特征和發(fā)育特點，總結沖溝地段架空輸電線路塔位選擇及巖土工程處理措施。研究表明：西昌螺髻山地區(qū)沖溝大多處于平衡剖面與衰亡階段；沖溝地段山脊整體穩(wěn)定性優(yōu)于斜坡；輸電線路塔位宜選擇在山脊衰亡階段的沖溝段；平衡剖面階段的沖溝段宜采取適宜的巖土工程措施；宜避開切溝階段的沖溝。

輸電線路；沖溝；巖土工程措施；衰亡階段；平衡剖面階段；切溝階段；昔格達地層。

西昌地區(qū)地質條件特殊，暴雨集中，是我國西南地區(qū)特殊的脆弱生態(tài)環(huán)境類型區(qū)，沖溝侵蝕是其突出的生態(tài)環(huán)境問題，架空輸電線路沿山體走線，沖溝問題比較突出。正確認識該地區(qū)沖溝發(fā)育特點，進而正確選擇輸電線路塔位，采取必要的巖土工程措施，是該地區(qū)輸電線路塔位巖土勘察的重點。結合近幾年該地區(qū)輸電線路巖土勘察的經(jīng)驗，以某500 kV線路經(jīng)過的螺髻山一帶為例，探討沖溝發(fā)育地段輸電線路塔位選擇及巖土工程措施。

1 環(huán)境條件分析

1.1地質環(huán)境條件

螺髻山屬西昌大涼山地區(qū)，為四川的攀西高原，地形條件較復雜，山勢高聳、地勢陡峭，河谷縱橫交錯，相對高差較大。以侵蝕、剝蝕構造高、中山地貌及侵蝕堆積地形為主。構造形跡為川滇南北向構造體系、川滇南北向構造體系與新華夏系構造體系接壤復合構造帶，歷史上發(fā)生多次構造運動，造成了比較復雜和規(guī)模不等、方向不一、性質各異的褶皺、斷裂。輸電線路穿越區(qū)內構造廣泛發(fā)育，且規(guī)模大，延伸很遠，造成地層破碎，安寧河斷裂形成斷陷河谷，并為地震多發(fā)地段，溝谷河流發(fā)育展布也受其影響。螺髻山段地質構造圖見圖1。

圖1 螺髻山段地質構造圖

工程區(qū)地層出露較多，地質構造及風化作用下巖體十分破碎，局部呈碎塊狀，上部土層(第三系昔格達地層)大多具有遇水軟化或脹縮性能，為沖溝的形成創(chuàng)造了條件。

另外，隨著地表植被的破壞，土壤條件的改變，也為沖溝的形成創(chuàng)造了條件。

1.2氣候條件

西昌螺髻山地區(qū)屬于亞熱帶高原季風氣候，年平均日照時數(shù)2.431 h，干濕季節(jié)分明，雨熱同季，且旱季時間長，空氣干燥，降水集中于5～10月，占全年降水量90%以上，暴雨集中，為沖溝的形成提供了良好的氣候條件。

2 沖溝分布及發(fā)育特點

2.1 沖溝分布特點

從地質環(huán)境條件及氣象條件上看，西昌地區(qū)具備沖溝發(fā)育條件，屬一種流水侵蝕的地貌形態(tài)。經(jīng)現(xiàn)場勘察，沖溝主要分布于有地表水流的斜坡或寬緩山脊一帶，在平面圖上常為支汊，局部岔溝發(fā)育。旱季干燥，溝內無流水，雨季時有一定量水流。形態(tài)上多為上寬下窄的“U”型谷溝，偶有“V”型溝谷分布，沖溝深淺、寬窄不一。從影像圖及照片上可以看出詳細的溝谷分布情況，見圖2、圖3。

圖2 沖溝分布影像圖

圖3 沖溝分布

2.2 沖溝發(fā)育特點

從溝谷形成、發(fā)生和發(fā)展來看，該地區(qū)溝谷形成時間一般較早，主要集中在20世紀60～90年代，由于樹木砍茷嚴重，坡耕地增加，在人工耕種、放牧等因素下，地表植被遭到破壞，形成了寬窄、長短不一的沖溝，多分布于地表殘坡積層內，沖溝深一般為0.5 ～3.0 m，寬0.6 ～4.0 m。

通過從20世紀60年代到20世紀末不同時代的航空影像圖對比分析，發(fā)現(xiàn)溝谷多經(jīng)歷了淺溝、切溝階段，目前多處于平衡剖面階段和衰亡階段，少量溝谷處于淺溝、切溝階段。由于溝底多為第三系砂泥巖、碎塊石或強硬不均的基巖，溝底往往起伏不平，多跌坎。隨著時間推移，溝谷的長度及密度也在發(fā)生細微變化。淺溝、切溝階段，溝谷的深度多大于寬度，溝壁陡峭，下切強烈，該地區(qū)溝谷向下延伸快于溯源侵蝕；平衡剖面階段表現(xiàn)為溝坡較緩，少有垮塌痕跡，溝底較寬，發(fā)展緩慢；衰亡階段，橫斷面為圓弧狀，呈U形，谷坡平緩，草木叢生，反映了該處沖刷作用已趨停止。

根據(jù)現(xiàn)場勘察，目前該地段沖溝內水流較少，谷坡平緣，草木從生，無下切痕跡，隨著退耕還林政策的落實，植被逐步恢復，目前沖溝大多處于平衡剖面階段和衰亡階。

3 塔位選擇及巖土措施

3.1典型塔位分析

某500 kV輸電線路經(jīng)過螺髻山段共有16基塔位處于沖溝發(fā)育地段，典型塔位分析如下：

(1)JS21號塔

該塔位為轉角塔，塔號N61，X坐標3069757.034，Y坐標441611.209，高程2571.625 m，前后耐張段大于2.0 km。

該塔位于窄的山脊，A腿10 m內35°斜坡，10 m外2 ～3 m的窄臺地，坎高1 ～2 m；B腿、D腿位于脊頂，場地平緩；C腿為窄臺地，臺面寬1～1.5 m，坎高0.5～1.5 m。脊中央有一沖溝，寬0.6～2.5 m，深0.5～2.0 m。地層巖性為昔格達泥巖，灰白色、暗紫紅色，主要由粘土礦物組成，泥質膠結，節(jié)理裂隙發(fā)育，具有遇水軟化和脹縮性能，力學強度低。

線路路徑與山脊斜交，經(jīng)比選，山脊塔位較優(yōu)。通過仔細分析該塔位沖溝情況，屬山脊淺沖溝，旱季無水，雨季有少量水通過，屬于沖溝的平衡剖面階段－衰亡階段，具備立塔條件，但應采取適宜措施。

根據(jù)現(xiàn)場勘察結果，采取巖土工程措施如下：①采用掏挖基礎；②嚴禁將棄土堆置A腿、C腿坡下側；③山脊中央修筑漿砌排水溝；④山脊坡上側50 m外修筑截水溝。

(2)JS22號塔

該塔位為轉角塔，塔號N68，X坐標3072123.381，Y坐標443391.908，高程2738.983 m，后側耐張段大于2.0 km。

該塔為分支塔。位于山脊，A腿、D腿位于脊頂，有少量水土流失，A腿坡下側形成深0.4 m、寬0.6 m的淺溝；B腿、C腿位于20°～30°斜坡，30 m外水土流失形成深溝，寬約15～20 m，深15～20 m，溝底基巖裸露。B腿、C腿：0～2.0 m為粉質粘土，棕紅色，稍濕，硬塑，含少量碎塊石；2.0～5.0 m為碎塊石，灰黃色，稍濕，稍密，主要由砂巖組成，一般粒徑10c～50c m，強風化，粘性土充填；5.0 m以下為砂巖，暗紫紅色，主要由長石組成，次為粘土礦物，鈣泥質膠結，節(jié)理裂隙發(fā)育，強風化。A腿、D腿：0～4.0 m為碎塊石，4.0 m以下為砂巖，巖性特征同B腿、C腿。

該塔位為分支塔，后側耐張段長，前側分為二條線路路徑，且位于山脊，經(jīng)比較，該塔位從線路路徑、周邊巖土條件，均屬相對較優(yōu)地段。通過仔細分析該塔位沖溝情況，屬山脊淺沖溝、地表沖刷類，水土流失限于耕土層，沖溝寬度與深度均較小，只要解決了地表水體，場地也就具備立塔條件。

根據(jù)現(xiàn)場勘察，采取巖土工程措施如下：①采用全方位不等高腿，嚴禁降基；②采用樁基，B腿、C腿基礎進入基巖不宜小于5 m；③棄土外運，塔基及周圍20 m播撒草籽；④A腿下坡側修筑漿砌排水溝，長約30 m。

3.2 討論

該地段除了500 kV線路外，還分布有800 kV線路及接地極、多條220 kV和110 kV線路。經(jīng)調查統(tǒng)計，線路沖溝地段的塔位大多位于山脊，沖溝處于平衡剖面階段－衰亡階段，凡在山脊的塔位，運行情況良好；凡在斜坡沖溝上的塔位，或多或少地出現(xiàn)水土流失或局部垮塌現(xiàn)象。表明沖溝地段山脊整體穩(wěn)定性優(yōu)于斜坡。

經(jīng)總結分析，該地區(qū)沖溝發(fā)育地段塔位選擇及巖土工程處理措施如下：

(1)塔位選擇原則

①分析場地整體穩(wěn)定性，沖溝的性質與嚴重程度，判斷巖土工程處理的難易程度，綜合分析確定輸電線路塔位。

②沖溝地段山脊整體穩(wěn)定性優(yōu)于斜坡，優(yōu)選山脊。

③塔位宜選擇衰亡階段的沖溝段，地表水體影響小，做好截水溝，并注意施工開挖溝坡的穩(wěn)定性及基礎埋深。

④平衡剖面階段的沖溝段，由于該階段溝谷處于相對平衡，地質環(huán)境條件稍有改變，則可能進一步發(fā)展，向下深切，溝坡垮塌，溝寬進一步加大。塔位主要選擇在不會改變地質環(huán)境條件的地段，特別是水排泄環(huán)境，基礎邊緣距溝坡頂不宜小于1倍溝坡高。沖溝淺、較窄時可以采用四個塔腿騎在溝谷上，但應根據(jù)地形加強上坡截水溝的修筑和必要的保坎。

⑤盡量避開切溝階段的沖溝，否側應采取特殊的巖土工程處理措施。

(2)巖土工程處理措施

輸電線路工程塔位呈點狀分布，四個塔腿分布范圍較大，其中一個塔腿出現(xiàn)問題將影響整個塔位的穩(wěn)定。因此，保證每個塔腿的穩(wěn)定進而保證塔位的安全是至關重要的。

螺髻山一帶以平衡剖面階段和衰亡階段的沖溝分布最多，但仍分布有淺溝、切溝階段的沖溝。根據(jù)輸電線路工程特點，對沖溝發(fā)育地段的塔位采取必要的巖土工程處理措施是必要的，沖溝地段巖土工程處理措施見表1。

表1 沖溝地段巖土工程處理措施

4 結語

西昌螺髻山地區(qū)特有的巖土條件和氣候條件，致使沖溝發(fā)育。通過已有架空輸電線路塔位調查分析，本地段沖溝分布于斜坡或山脊，地形零亂，但多處于平衡剖面與衰亡階段，沖溝地段山脊整體穩(wěn)定性優(yōu)于斜坡。因此，輸電線路塔位宜選擇在山脊衰亡階段的沖溝段，平衡剖面階段的沖溝段宜采取適宜的巖土工程措施，宜避開切溝階段的沖溝。

[1] GB50741—2012，1000 kV架空輸電線路勘測規(guī)范[S]．

[2] 王思敬，黃鼎成．攀西地區(qū)環(huán)境工程地質[M ]．北京：海洋出版社，1990．

[3] 程宏，伍永秋．切溝侵蝕定量研究進展[J]．水土保持學報，2003，17(5)．

[4] 范建容，等．坡耕地增長對溝谷發(fā)育的影響[J]．山地學報，2006，24(6)．

Selection and Treatment of Transmission Line Tower Position in the Gully Development Areas

LI Xiao-ming
(Jiangsu Electric Power Design Institute, Nanjing 211102, China)

Luoji mountain area,Xichang is the main channel of overhead transmission line.It has special geotechnical conditions and climatic conditions,sothe gullies grow well and the gully problem is outstanding.This passage takes a 500 kV transmission line as an example.It contrasts the causes,types and historical of gullys,and analysis the distribution and development characteristics,then summarizes the position selection of overhead transmission line tower and geotechnical measures.Research shows that the most of gullies of Luoji mountain area,Xichang are in balanced section and decline stage;the stability of the mountain ridge in gully areas is better than that in slope;the transmission towers should be chosen in the gully section of the ridge decline stage;appropriate geotechnical engineering measures should be taken to deal with the gullies of the balanced section; the gullies in stage of cutting down should be avoided.

transmission line; gully; geotechnical engineering measures; decline stage; balanced section stage; cutting gully; Xi-ge-da strata.

TU4

：B

：1671-9913(2017)01-0013-04

2015-08-25

李曉明(1972- )，男，四川人，高級工程師，注冊巖土工程師，主要從事巖土工程勘察工作。