劉生奎

（甘肅省電力設(shè)計院，甘肅蘭州730050）

750 kV永登—白銀雙回輸電線路（以下簡稱750 kV永白線）是西北750 kV網(wǎng)架的一個重要組成部分，也是我國第二條投運的750 kV同塔雙回線路（投運后改名為750 kV武—白輸電線路）。線路西起蘭州市永登縣武勝驛西側(cè)2 km處的750 kV永登變電所，終點為白銀市平川區(qū)750 kV白銀變電所，全長145 km。建成后將打通青海拉西瓦水電站電力送出的北通道，初步形成甘肅750 kV主網(wǎng)架和西北750 kV電網(wǎng)的樞紐，為西北五省的電力互濟(jì)起到積極作用[1]。

1 輸電線路環(huán)保現(xiàn)狀

輸電線路對環(huán)境的影響主要包括電磁輻射影響和線路土建工程對環(huán)境的破壞。本文僅就線路土建工程對環(huán)境的影響作出評價分析，并提出切實可行的保護(hù)措施。

750 kV永白線沿線地區(qū)系黃河流域，線路沿線跨越了黃河及其部分支流，水土保持的意義尤其重要。采取必要的環(huán)保措施，既是工程建設(shè)能否立項的前提條件，也是電力建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的要求[2]。輸電線路建設(shè)提出的總原則“兩型三新”中的其中之一就是“環(huán)境友好型”。而輸電線路由于本身的特點，點多而分散，在城郊、農(nóng)村。山區(qū)均有分布，各點的地質(zhì)地形條件千差萬別。以往常規(guī)的做法是降足基面，使用等長腿、等高柱大開挖基礎(chǔ)，導(dǎo)致土石開挖量大且開挖困難，塔基內(nèi)側(cè)產(chǎn)生高邊坡，并造成塔基周圍堆積幾百方乃至上千方棄渣。棄渣堆放在塔基周圍的溝叉部位，當(dāng)具有外部誘因，如強(qiáng)降水、地震等時，棄渣沿坡面自然滑落，造成水土流失和泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。水土流失造成植被破壞，進(jìn)而使鐵塔塔基出現(xiàn)安全隱患。地表徑流產(chǎn)生的水土流失導(dǎo)致地表變化，使鐵塔基礎(chǔ)埋深減小，甚至外露?；A(chǔ)的有效埋深減小，導(dǎo)致抗拔貯備下降，當(dāng)出現(xiàn)設(shè)計極限荷載組合條件時，將危及基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，線路運行出現(xiàn)安全隱患。750 kV永白線鐵塔根開達(dá)15～23 m，傳統(tǒng)的設(shè)計施工方式勢必將產(chǎn)生更大的影響，也不利于線路的安全運行，如圖1、圖2所示。

2 桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計中的環(huán)保措施

隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，環(huán)保措施已不僅僅是一種表面的文章，而是具有一種社會效益的積極的生產(chǎn)力[3]。每個地區(qū)、每個工程的情況千差萬別，只能根據(jù)各塔位的具體情況，采取不同的環(huán)保措施。各塔位的具體環(huán)保做法雖然不會是一種方式，但從幾個大的方面來說，還是有一定的共性。本文從基礎(chǔ)選型、塔位選擇、全方位高低腿的應(yīng)用、基面處理4個方面，結(jié)合750 kV永白線的工程實踐，對輸電線路桿塔及基礎(chǔ)設(shè)計中的環(huán)保措施作些探討。

圖1 以往輸電線路基面的施工（實例）Fig.1 The construction of base surface in transmission line at the past(an example)

圖2 以往輸電線路基面的施工（示意圖）Fig.2 The construction of base surface in transmission line at the past（schematic diagram）

2.1 基礎(chǔ)選型

輸電線路基礎(chǔ)類型較多，而成功的基礎(chǔ)方案一般要滿足安全可靠性、技術(shù)合理性、施工可行性、環(huán)保性幾個特點。750 kV永白線沿線地質(zhì)復(fù)雜，地形破碎，沿線80%的地段地層為基巖，且部分地段（約30%）地形陡峭，山型多呈魚脊梁（見圖3），高度在20～40 m。巖石主要為砂質(zhì)片巖、板巖，風(fēng)化程度在2 m左右。根據(jù)該工程初步設(shè)計的論證，選擇了斜柱板式基礎(chǔ)和巖石嵌固基礎(chǔ)（見圖4、圖5）。

2種基礎(chǔ)的主要差別在開挖土石方量、基礎(chǔ)耗材指標(biāo)上。從基坑開挖來說，板式斜柱基礎(chǔ)是一種開挖大基坑類的基礎(chǔ)，基坑開挖方量一般是其混凝土方量的8~12倍，而巖石嵌固基礎(chǔ)基本上是在塔腿

圖3 破碎地形段的特殊地貌Fig.3 Special landform of fragmentary hill mass

圖4 巖石嵌固基礎(chǔ)Fig.4 Rock embed foundation

圖5 斜柱板式基礎(chǔ)Fig.5 Inclined column plate foundation

小基面上就地開挖，挖方棄渣只有同規(guī)格開挖基礎(chǔ)的1/6～1/10[3]；從棄渣處理來看，由于板式基礎(chǔ)的開挖土石方大多不能很好地滿足回填的要求（按《驗收規(guī)范》石子與土3∶1混合后回填），只能作為棄渣廢棄，很多山區(qū)的線路工程中棄渣順坡放下，嚴(yán)重影響了邊坡的植被，而嵌固基礎(chǔ)的基坑開挖方量只有混凝土方量的1.0~1.2倍，棄渣可在基面就地灘平，基本不影響植被；從基面開方量來說，由于嵌固基礎(chǔ)的基面只有板式基礎(chǔ)基面的1/10左右，因而基面開方量也大幅減少；從基礎(chǔ)耗材來說，相同承載力的嵌固基礎(chǔ)的混凝土耗量只有板式基礎(chǔ)的約60%，基礎(chǔ)鋼筋約節(jié)省50%；故而嵌固基礎(chǔ)是一種很好的節(jié)能環(huán)保類基礎(chǔ)。

750 kV永白線基礎(chǔ)作用力很大（上拔力一般在1 000～3 000 kN），故而用板式基礎(chǔ)規(guī)格較大，巖基基坑采用人工開挖效率很低。為了提高基坑開挖效率，施工時一般采用挖掘機(jī)開挖，對山體的破壞性很大。而嵌固式基礎(chǔ)采用小爆破加人工開挖，基坑開挖面積大幅較小，雖然基坑開挖的效率有所減低，但成孔后澆置基礎(chǔ)不需支模，基礎(chǔ)澆置的效率很高。故而巖石嵌固基礎(chǔ)的大量使用是750 kV永白線工程環(huán)保措施中的一個亮點。

巖石嵌固式基礎(chǔ)施工的關(guān)鍵是基坑的掏挖成形。在基坑掏挖成形過程中，要保證基礎(chǔ)周圍的巖體結(jié)構(gòu)整體性不被破壞，否則將嚴(yán)重影響基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，因而要求嵌固基礎(chǔ)的基坑開挖盡可能采用人工開鑿?；娱_鑿時要采取有效的安全措施，基坑上方要有專人監(jiān)護(hù)，必要時應(yīng)做鋼護(hù)筒護(hù)壁。按施工經(jīng)驗，護(hù)筒高度可做2~4 m，在4 m以下，基坑的成型相對較好。

750 kV永白線竣工后全線使用嵌固基礎(chǔ)93基，約占基礎(chǔ)總量的30%左右，與相同板式基礎(chǔ)相比，全線混凝土節(jié)省約2 000 m3，鋼筋節(jié)省約40 t，基面基坑開方量約減少2萬m3。

2.2 塔位選擇

塔位選擇涉及到宏觀和微觀2個方面的內(nèi)容。宏觀方面主要是線路路徑的選擇和鐵塔的規(guī)劃，在線路路徑選定的情況下，只有通過鐵塔的規(guī)劃，對線路路徑的局部進(jìn)行修正。在地形很差的線路段增加懸垂轉(zhuǎn)角塔的比例，以利于合理選擇塔位。使用懸垂轉(zhuǎn)角塔可以較靈活地在小范圍內(nèi)調(diào)整塔位，避免直線鐵塔僅在線路直線方向選擇塔位的局限性和大量使用轉(zhuǎn)角鐵塔的不經(jīng)濟(jì)性。另外在鐵塔設(shè)計時，合理規(guī)劃塔身坡度，使基礎(chǔ)根開適宜于實際地形，避免偏小根開造成的高低腿之間預(yù)留邊坡的困難和過大根開造成大的基面降開方量，避免造成新的水土流失。從微觀選擇方面，該段選擇了部分有代表性的地形條件，實測了塔基斷面，并按比例將基礎(chǔ)在該類地段上放樣（見圖6），針對不同的地形條件提出基礎(chǔ)處理對策。例如：在邊坡很陡，若塔位仍按常規(guī)選在山頂，則兩塔腿間的巖體因不易保留而開方，這樣形成的基面降方量一般都在幾千方，此時易將兩腿放在梁頂，而另兩腿放在半坡，再對放在半坡的基礎(chǔ)提出合理的基礎(chǔ)型式。

2.3 全方位高低腿的應(yīng)用

近年來，輸電線路鐵塔與基礎(chǔ)采用全方位高低腿幾乎成為慣例。不采用高低腿一方面不滿足環(huán)保要求，另一方面材料損耗也不能滿足工程要求。所謂全方位高低腿，就是鐵塔長短腿配以基礎(chǔ)高低柱，以適應(yīng)鐵塔四腿不同的地形高度[4]（見圖7）。

目前，輸電線路鐵塔塔腿級差一般設(shè)計為1.0 m或1.5 m，而基礎(chǔ)柱設(shè)計基面以上的高度一般設(shè)計為0.2 m、0.7 m、1.2 m、1.7 m、2.2 m，可適應(yīng)地形坡度為0°～50°。鐵塔長短腿的使用避免了鐵塔四腿共開平基面的困境，而高柱深埋基礎(chǔ)避免了設(shè)計基面以上土體的開方，使四腿各開小基面。

圖7 全方位高低腿示圖Fig.7 Schematic diagram of omnidirectional high-low legs

2.4 鐵塔基面處理

鐵塔基面處理是基礎(chǔ)主體完工后的重要的工程安全保障和環(huán)保措施，盡管繁碎復(fù)雜，但在設(shè)計階段，就要對這些措施想細(xì)想好，這樣在施工圖階段才能切實落實好。下面分類說明各種情況下基面的處理情況。

2.5 護(hù)坡

在山區(qū)、丘陵區(qū)線路工程施工中，塔位基面挖方邊坡易產(chǎn)生剝落或塌方。須依據(jù)挖方的地質(zhì)地層、節(jié)理裂隙、坡面穩(wěn)定等情況，因地制宜選擇采用擋土墻或護(hù)坡[5]。在下列情況下，塔位周圍自然山坡或基面挖方后的坡面要采用擋土墻或護(hù)坡：

1）塔位外邊坡距離很緊張，若在雨水沖刷或自然風(fēng)化狀態(tài)下剝落坍塌，影響塔位安全。此時應(yīng)根據(jù)邊坡的危險性選擇采用擋土墻或護(hù)坡。

2）開挖類基礎(chǔ)采用填土夯實，當(dāng)邊坡較陡時，填土不采取措施易被沖刷流失，需在夯實的填土外側(cè)局部砌護(hù)坡。

3）當(dāng)塔基挖方較多，山坡坡面或高低腿之間的坡面較高，因土質(zhì)疏松及巖石風(fēng)化等情況易剝落坍塌，影響塔位安全，此時需沿挖方坡面局部或全部砌護(hù)坡。

2.6 塔腿小基面

基面土石方大量開挖，不但破壞了塔位原有的天然植被，而且使原穩(wěn)定土體受到擾動。因此在工程基礎(chǔ)設(shè)計中提出各個塔腿分別降基的概念，在考慮施工作業(yè)面以及邊坡穩(wěn)定點后，塔基基礎(chǔ)分坑應(yīng)形成4個小基面。這種小基面的設(shè)計理念將對原始地貌的破壞降到最小程度，保證了山體的穩(wěn)定，減少了施工難度，而且增加了基礎(chǔ)抗拔能力。在以往一些實際工程中運用效果好，充分體現(xiàn)了綠色環(huán)保，減少水土流失的設(shè)計理念，具有很好的經(jīng)濟(jì)效果[2]。

2.7 排水溝與散水坡的設(shè)置

塔通暢良好的基面排水，有利于基面挖方邊坡及基礎(chǔ)保護(hù)范圍外臨空面的土體穩(wěn)定。位有坡度時，為防止上山坡側(cè)匯水面的雨水、山洪及其他地表水對基面的沖刷影響，除塔位位于面包形山頂或山脊外，均需在塔位上坡側(cè)，依山勢設(shè)置環(huán)狀排水溝，以攔截和排除周圍山坡匯水面內(nèi)的地表水。排水溝橫斷面尺寸一般為：深×底寬×上口寬=0.5 m×0.3 m×0.8 m。溝底應(yīng)留有不小于0.3%的縱向坡度。

開挖排水溝的棄土，不得隨意拋在溝邊或塔位上方的坡頂，應(yīng)運至施工單位選定的棄渣場堆放。排水溝設(shè)施應(yīng)與降基、基坑開挖等土石方工程同步進(jìn)行，以使排水溝在線路施工過程中，就對基面及邊坡起保護(hù)作用。

在設(shè)計中對降基挖方的基面留有內(nèi)高外低的排水坡度，坡度一般為0.5%～1.0%?；媾潘露缺M可能向基礎(chǔ)保護(hù)范圍大的緩坡方向傾斜，以便基面水從此方向排出。對高低腿塔的挖方基面，應(yīng)避免流水直接沖刷兩腿間有高差的陡坎，使基面雨水從塔位排出。

2.8 棄渣處置

由于送電線路建設(shè)具有跨距長、點分散等特點，對于基礎(chǔ)開挖產(chǎn)生的棄渣，一般采取就近處置的方式。對于地勢平坦地區(qū)的塔基開方，一般用于回填，并進(jìn)行平整壓實。特別是在林地或農(nóng)田、旱地段施工時，生土和熟土分開堆放，塔基澆制完成后，生土和熟土按順序回填，將基坑開挖的余土，全部堆放在塔基土地征購范圍內(nèi)，可以堆放至與基礎(chǔ)保護(hù)帽頂面持平，恢復(fù)原有農(nóng)田可耕狀態(tài)，利于植被恢復(fù)，所以這類地區(qū)基本上不存在棄土問題。對于山地丘陵地區(qū)的塔基礎(chǔ)開挖，一般會產(chǎn)生棄渣。對棄渣的處理，本著就近、經(jīng)濟(jì)的原則，首先用于塔座基面四周的平整；當(dāng)桿塔位于山包，四周為陡坡時，降基與基坑開挖的土石方無法就地堆穩(wěn)時，應(yīng)在堆土的下方修一道擋土墻，將余土放入擋土墻內(nèi)，不允許余土流失山下，影響生態(tài)環(huán)境。

3 結(jié)論

1）在輸電線路基礎(chǔ)選型中盡量選擇原狀土類基礎(chǔ)，減少對桿塔基礎(chǔ)周圍土的擾動。

2）在施工選塔位時，宜靈活選擇多方案比較，以減少基礎(chǔ)內(nèi)外邊坡的處理。

3）盡可能依據(jù)地形原貌，采用全方位的高低腿。

4）精細(xì)做好基面、護(hù)坡、排水溝方案，消除塔位存在的隱患。

[1] 鄭衛(wèi)峰,魯先龍.750 kV同塔雙回路送電線路巖石嵌固式基礎(chǔ)試驗研究報告[M].北京：國網(wǎng)北京電力建設(shè)研究院,2008.

[2] 李永祥.巖石嵌固式基礎(chǔ)在750 kV輸電線路中的應(yīng)用研究[J].電力建設(shè)，2009，30（6）：39-42.LI Yong-xiang.Application and study on rock-embedded foundation in 750 kV transmission line[J].Electric Power Construction,2009，30（6）：39-42(in Chinese)．

[2] 劉生奎,李永祥.掏挖基礎(chǔ)在西北戈壁地區(qū)的應(yīng)用探討[J].電網(wǎng)與水力發(fā)電進(jìn)展,2008,24(1):46-49.LIU Sheng-kui,LI Yong-xiang.Research on application of excavated foundation for steel towers in northwest stone desert[J].Advances of Power System&Hydroelectric Engineering,2008,24(1):46-49(in Chinese).

[4] 電力行業(yè)電力規(guī)劃設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.DL/T 5219-2005架空送電線路基礎(chǔ)設(shè)計技術(shù)規(guī)定[S].北京：中國電力出版社，2005.

[5] 王高益.輸電線路的環(huán)保設(shè)計[J].四川電力技術(shù),2007,30(5):52-54.WANGGao-yi.Environmental protectiondesign on transmission lines[J].Sichuan Electric Power Technology,2007,30(5):52-54(in Chinese).