湿陷性黄土地区输电线路杆塔基础地基处理措施研究

湿陷性黄土地区输电线路杆塔基础地基处理措施研究

巩鑫龙赵亮王龙

（国网宁夏电力有限公司经济技术研究院宁夏银川750011）

摘要：根据湿陷性黄土的湿陷机理及塔位选择要求，提出了杆塔基础选型和地基处理措施。有效的防水和必要的地基处理措施是减小或消除湿陷性黄土地区杆塔基础不均匀沉降的关键。

关键词：架空输电线路；湿陷性黄土；地基处理

1引言

近年来，随着我国大气污染防治计划的提出以及“西电东送”、大型新能源基地的建设，我国超高压、特高压输电线路工程迎来了快速建设发展期。西部地区拥有丰富的水电、风电、火电以及太阳能资源，成为重要的电源点。

在输电线路建设过程中，越来越多的工程需经过西部地区。西部由于独特的地理环境形成一种特殊黄土—湿陷性黄土。湿陷性黄土在一定压力下受水浸湿后，结构会迅速破坏，强度迅速降低，输电线路杆塔因黄土的沉陷，四个塔腿基础可能产生不均匀沉降，导致杆塔的倾斜甚至倾覆，严重影响输电线路安全运行。

输电线路工程具有线长、点多、跨区域的特点，随着输电电压等级的提高，黄土地区输电线路安全性越发重要。因此需要根据输电线路的重要性和黄土湿陷性等级，合理选择合适杆塔基础型式，因地制宜对湿陷性黄土地基进行处理，从而实现输电线路的安全可靠运行。

2湿陷性黄土的分类和湿陷原理

黄土在自重压力或附加压力与自重压力共同作用下，受水浸湿时将产生大量而急剧的附加下沉，这种现象称为湿陷。由于形成黄土的自然环境不同，一些黄土受水浸湿后仅在自重压力下就产生湿陷，这种黄土称为自重湿陷性黄土。另一些黄土受水浸湿后需要在自重压力和附加压力共同作用下才能产生湿陷，这种黄土称为非自重湿陷性黄土。

黄土在浸水及外部荷载因素下，土体力学性质改变，使剪应力超过抗剪强度，从而发生湿陷。黄土内部受浸水湿化作用下，土壤自身摩擦力降低，颗粒间胶结强度弱化，颗粒间胶结被水溶解，内部结构发生改变，在外部扰动作用下强度已不堪平衡，造成土质结构损坏。

黄土湿陷的诱发因素是“先力后水”，产生下沉的关键条件是受水浸湿，因此只要保证地基不要受水浸湿，就不会产生显著附加下沉，这正是湿陷性黄土地基处理的关键所在[1]。

为减小或防止湿陷性黄土地区杆塔基础浸水沉陷，可从以下三个方面来采取措施：

（1）地基处理措施

进行地基处理，消除全部或部分湿陷量，提高地基承载力，减少湿陷性对上部结构的影响。

（2）结构措施

采用桩基础穿透湿陷性黄土层，或通过改善上部结构的构造，减小不均匀沉降，提高结构抗湿陷的能力。

（3）防水措施

采取有效的防水措施，隔离发生湿陷的诱发因素。

3湿陷性黄土地区塔位选择和基础选型

湿陷性黄土地区塔位选择应远离水浇地、有汇水的地区，避开冲沟、落水洞等位置，宜使塔位置于无汇水或排水顺畅的位置。塔位宜选在山顶、山梁以及无汇水山坡，避开植被稀疏、地势险峻和冲沟发育地段。同时应避免在新近堆积和扰动的松散黄土地基上立塔。对于大跨越、重要跨越塔及高塔，宜避开湿陷性黄土地区，无法避免时应采取可靠的地基处理措施。[2]

湿陷性黄土地区杆塔基础应根据湿陷性黄土层的湿陷等级、覆盖厚度、工程重要性以及基础作用力大小不同，采取以地基处理为主的综合措施，防止地基沉陷，做到安全可靠，经济环保。当前输电线路基础设计中，为降低湿陷性影响，减小水土流失和环境破坏，黄土地区杆塔基础优先采用掏挖基础和桩基础等原状土基础，同时根据塔位实际选用其他基础型式。

（1）掏挖基础

在自然干燥状态下,湿陷性黄土具有较高强度和较小的压缩性，能支撑近90度的天然陡壁边坡。充分利用这一特点，可以采用掏挖基础。对于基础作用力较小的悬垂塔位、或者轻微湿陷性场地的塔位可采用掏挖基础。

（2）桩基础

对塔位位于坡度较大的湿陷性黄土地段采取浅基础无法满足地形要求时，或者基础作用力较大的塔位处，且湿陷性土层覆盖厚度小于10m的场地，可以采取桩基础。由于湿陷性黄土遇水湿陷时对桩侧产生负摩阻力，此时应按端承桩计算。为减小黄土在湿陷过程中对桩侧产生负摩阻力的不利影响，在开挖成孔时尽量保持孔壁的光滑。

（3）直柱板式扩展基础

对于基础作用力较大的悬垂塔位或转角塔位受压基础，当位于湿陷性等级严重的地段时，或因湿陷性黄土覆盖层较厚桩基础不宜穿透时，建议采用开挖类基础，如直柱板式扩展基础，并对地基进行处理措施。

4湿陷性黄土地基处理措施

当输电线路杆塔塔位无法避免经过湿陷性黄土地区时，应进行地基处理。根据《架空输电线路基础设计技术规程》（DL/T5219-2014）附录B中表B.1规定，对于Ⅱ级非自重湿陷性场地不需要进行处理做好防水即可。因此本文只对Ⅱ级及以上自重湿陷性场地的进行处理。根据塔位汇水情况和湿陷等级不用，采用不同的处理措施。

（1）设置截水沟、基面散水坡方案

对位于山坡、山梁、山顶等位置的杆塔，自然排水好，不易在塔位形成积水，地基受水侵蚀的可能较小，因此可根据现场情况在塔位上方适当位置加设截水沟并在基面做自然散水坡，将水流引向基础保护范围以外。基面散水坡坡度不小于5%、应高出地面300mm，每个塔腿处散水坡的范围需超出基坑坑口1.5m，并不得小于5.0m，需夯实。散水坡具体做法应以排水畅通、对原始地形破坏少、外表美观为原则，因地制宜、灵活应用。

（2）灰土防水层方案

如果地形不利于自然排水，有雨水或汇水的塔位，湿陷等级为Ⅱ级时，在基坑顶部铺设防水层，使用的材料一般为2：8灰土，如图5-1。

图5-2灰土防水层+灰土垫层

防水层在地面以下1m位置开始，换以0.5m厚2：8灰土垫层，其上再铺设至少0.6m厚的黄土，防水层范围为每边超出基坑0.5m。

（3）灰土防水层+灰土垫层方案

有雨水或汇水的塔位，湿陷等级为Ⅲ或Ⅳ级时，除采用防水层外应增设2：8灰土垫层，如图5-2。垫层是在基础底板以下采用2：8灰土回填夯实。垫层处理宽度：直线杆塔为基础边宽加0.6m~1.0m，转角、终端杆塔为基础边宽加1.0m~1.5m；垫层最小厚度取值见表1。

对位于平地雨水或汇水较严重的塔位，宜采用大开挖基础，除设置灰土防水层+灰土垫层外，还应在每个独立基础底面的四周铺设隔水带。灰土防水层+灰土垫层+隔水带三者相连，形成了一个密闭空间，有效地增强了防水效果。隔水带的设置方法及尺寸见图5-3。[3]

5结束语

本文结合湿陷性黄土地区黄土的湿陷机理及塔位选择原则，提出了杆塔基础选型和地基处理措施。合理的塔位选择和基础选型是控制杆塔基础黄土湿陷的前提。灰土防水层、灰土垫层、隔水带等方法，可就地取材，施工简便，造价低廉，适用于各种地形条件，是控制黄土地基湿陷变形的良好措施，因而在输电线路工程中得到了广泛的应用。

参考文献：

[1]《架空输电线路基础设计技术规程》（DL/T5219-2014）（中国电力出版社）.

[2]《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）（中国建筑工业出版社）.

[3]曹岳，李宁.《湿陷性黄土地区输电线路基础方案研究》[J]电源技术应用2013.07.