輸電線路防風(fēng)固沙措施研究及實施

吳永軍

（國網(wǎng)赤峰供電公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

開發(fā)與應(yīng)用

輸電線路防風(fēng)固沙措施研究及實施

吳永軍

（國網(wǎng)赤峰供電公司，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

針對內(nèi)蒙古赤峰地區(qū)沙漠或沙化土壤對輸電線路的影響，通過對輸電線路的桿塔位置選擇、桿塔基礎(chǔ)設(shè)計、施工、運行、維護等不同階段進行分析，發(fā)現(xiàn)輸電線路中存在設(shè)計考慮不周、施工質(zhì)量差、運行維護不到位等問題。改進了農(nóng)林專業(yè)的防沙治沙方法，利用改進的防風(fēng)固沙技術(shù)解決了輸電線路中的問題。

輸電線路；防風(fēng)固沙；措施

翁牛特旗北部的西拉沐淪河沿岸，屬科爾沁沙地組成部分。此地流動沙丘分布密集，在西北風(fēng)作用下，年平均移動5～10 m。赤峰電網(wǎng)500 kV骨干線路巴青1、2線從沙漠中穿過，投入運行后，線路設(shè)計、施工時采取的防風(fēng)沙措施起到了應(yīng)有的作用。但經(jīng)過1年多的運行，發(fā)現(xiàn)了設(shè)計考慮不周、防護措施及防護能力差等問題，發(fā)生了移動沙丘對導(dǎo)線距離不滿足要求、沙丘沖擊鐵塔造成鐵塔主材彎曲等重大問題，針對風(fēng)沙對輸電線路的影響進行分析，對線路設(shè)計、施工、運行等各個階段提出防風(fēng)治沙建議，并應(yīng)用農(nóng)林專業(yè)防風(fēng)固沙成果，研究和制定輸電線路防風(fēng)固沙措施，解決了線路運行中出現(xiàn)的問題。

1 風(fēng)沙對輸電線路的影響

風(fēng)沙對輸電線路的影響主要有兩方面：一方面是風(fēng)對輸電線路的影響，主要是風(fēng)速、風(fēng)向以及風(fēng)荷載對線路各部件及整體構(gòu)成的影響；另一方面是風(fēng)沙對輸電線路的影響，主要是移動沙丘以及沙化土壤在大風(fēng)中對線路桿塔基礎(chǔ)、導(dǎo)線對地距離、流動沙丘對桿塔本體部件的影響。

1.1 大風(fēng)對輸電線路的影響

輸電線路長期裸露在大自然中，會遇到各種極端天氣狀況。在進行輸電線路設(shè)計時，主要考慮最大風(fēng)速和年平均氣溫條件下風(fēng)力對線路的影響，在達到或超過最大風(fēng)速時，易發(fā)生桿塔傾覆故障；在導(dǎo)線覆冰后，當(dāng)風(fēng)向與風(fēng)速滿足一定條件時，導(dǎo)線會發(fā)生舞動現(xiàn)象并引起線路跳閘；在線路正常運行時，導(dǎo)線在與風(fēng)向、風(fēng)速等特定條件交匯后還會發(fā)生振動，使導(dǎo)線產(chǎn)生金屬疲勞，造成導(dǎo)線斷股甚至斷線。

1.2 流沙對輸電線路的影響

流沙的集聚體即沙丘，流沙的移動造成流動沙丘。由于沙丘的移動、大小、高矮等變化，造成沙地內(nèi)線路桿塔基礎(chǔ)埋設(shè)深度、接地體埋設(shè)深度、導(dǎo)線對地距離的變化，而沙丘埋沒的部分塔材，由于流沙自上而下滑動力的作用而發(fā)生變化。

1.2.1 基礎(chǔ)外露

處于風(fēng)口或風(fēng)道上的桿塔，桿塔基礎(chǔ)附近的沙土極易被風(fēng)吹走，使該桿塔基礎(chǔ)周圍形成孤島，甚至發(fā)生嚴重基礎(chǔ)外露；處于沙丘上的桿塔，也容易因沙丘的移動，桿塔及其周圍由高地變成低矮坡地，而使桿塔基礎(chǔ)和接地體等其他埋地部分發(fā)生外露，如圖1所示。

圖1 風(fēng)蝕使基礎(chǔ)外露

1.2.2 導(dǎo)線對地距離發(fā)生變化

由于移動沙丘的變化，使得線路通道內(nèi)地形發(fā)生變化，而相對于未發(fā)生變化的架空線路導(dǎo)線，其對地距離則產(chǎn)生變化，發(fā)生導(dǎo)線對地距離減小或增大現(xiàn)象。

1.2.3 流沙對桿塔的影響

流動沙丘造成了沙地內(nèi)地形變化，時而使桿塔處于沙丘中，時而使桿塔處于沙丘之外。當(dāng)桿塔處于沙丘之中時，可能埋沒部分塔材，在沙丘達到一定高度后，滑動的沙土?xí)β駴]的桿塔產(chǎn)生一定的壓力（沖力），當(dāng)壓力（沖力）超過桿塔桿件的設(shè)計承受荷載時，桿塔整體或桿件會發(fā)生變形或破壞，如圖2所示。

圖2 流沙使角鋼變形

2 輸電線路防風(fēng)固沙措施

輸電線路的防風(fēng)固沙應(yīng)首先把好設(shè)計關(guān)，詳細踏勘穿沙輸電線路的地形地貌，認真搜集當(dāng)?shù)貧庀筚Y料，合理選擇桿塔、桿塔位置和桿塔基礎(chǔ)形式，結(jié)合當(dāng)?shù)胤里L(fēng)固沙經(jīng)驗確定線路的防風(fēng)固沙措施；其次，在施工階段認真按施工圖做好防風(fēng)固沙措施，減少對原生態(tài)的破壞，及時進行植被恢復(fù)。按期進行巡視檢查，及時發(fā)現(xiàn)和修補被損毀的防風(fēng)固沙措施。

2.1 設(shè)計階段的防風(fēng)固沙措施

在線路設(shè)計階段，線路防風(fēng)固沙主要考慮的是合理選擇桿塔，根據(jù)沙丘地表形式及常規(guī)風(fēng)向合理確定桿塔類型、位置和基礎(chǔ)形式，按照《防沙治沙技術(shù)規(guī)范》要求結(jié)合當(dāng)?shù)刂紊辰?jīng)驗，正確設(shè)計線路的防風(fēng)固沙方案。

2.1.1 合理選擇桿塔位置

由于沙漠中的地形經(jīng)常發(fā)生變化，所以合理選擇桿塔位置很重要。要考慮沙丘移動方向和桿塔位置附近的風(fēng)蝕速度，不能將桿塔設(shè)置于沙丘頂部和沙丘底部，在常規(guī)風(fēng)向的通道上設(shè)置桿塔時，要考慮桿塔基礎(chǔ)附近的防風(fēng)措施及線路通道上因地形發(fā)生變化造成導(dǎo)線對地距離的變化。

2.1.2 合理選擇桿塔類型及高度

風(fēng)沙是沙漠地區(qū)特有的自然現(xiàn)象，桿塔的風(fēng)荷載較一般地區(qū)偏大，選擇桿塔類型時應(yīng)選擇承受荷載較大的自立塔型，使用的檔距可適當(dāng)縮小，選擇的桿塔高度要考慮沙丘流動等引起地形變化所致的導(dǎo)線對地距離的變化。

2.1.3 合理設(shè)計桿塔基礎(chǔ)

沙漠中的桿塔基礎(chǔ)回填土都是沙土，風(fēng)蝕或流動所引起的變化較大，設(shè)計基礎(chǔ)形式時要考慮以上因素，可以采取高柱基礎(chǔ)或增加基礎(chǔ)埋深等措施，以及改善基礎(chǔ)回填土且同時設(shè)計基礎(chǔ)防風(fēng)的配套措施。

2.1.4 設(shè)計防風(fēng)措施

設(shè)計防風(fēng)措施是在確定了桿塔位置和基礎(chǔ)形式后，根據(jù)其地形結(jié)合當(dāng)?shù)刂紊辰?jīng)驗設(shè)計線路的防風(fēng)固沙方案。首先考慮種植沙柳、沙打旺等植物，進行生態(tài)防風(fēng)，也可以考慮采用碎（塊）石壓沙等固沙措施。

2.2 施工階段的防風(fēng)固沙措施

2.2.1 減少對原生態(tài)的破壞，及時進行植被恢復(fù)

在建設(shè)穿越沙漠輸電線路時，要注意減少桿塔基礎(chǔ)施工對沙漠中僅有的固沙植物的破壞和損傷，同時也要注意在施工過程中，因基礎(chǔ)施工所需沙石水泥的運輸、桿塔和導(dǎo)線等材料的運輸而造成小范圍生態(tài)環(huán)境和地形地貌的變化，對已造成的生態(tài)損傷要做好補救措施。

2.2.2 按設(shè)計要求，完成防風(fēng)固沙工作

設(shè)計部門會根據(jù)穿沙線路的地形地貌制定相應(yīng)的防風(fēng)固沙措施，施工單位要認真落實，建設(shè)好防風(fēng)固沙等附屬工程。

2.3 線路帶電運行后的防風(fēng)固沙措施

線路投入運行后，要定期進行線路巡視，檢查防風(fēng)固沙措施的完好程度，查看線路沿線沙丘等地形地貌的變化，及時發(fā)現(xiàn)和消除流沙、沙丘移動等對線路桿塔和線路對地距離造成的影響。

2.3.1 認真進行定期巡視

定期進行線路巡視檢查，是及時發(fā)現(xiàn)和消除問題的重要手段之一。特別是在季風(fēng)活動較強的季節(jié)，沙漠中地形變化快且變化大，定期巡視檢查可以及時發(fā)現(xiàn)線路沿線地形地貌的變化，針對影響線路運行的不安全因素及時進行處理。

2.3.2 積累資料發(fā)現(xiàn)細微變化

沙丘移動或沙漠中的地形變化是個緩慢的過程，在線路運行維護時，可累積各個監(jiān)測重點的變化數(shù)據(jù)，通過分析這些數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)其細微變化和發(fā)展方向，有針對性地采取不同防風(fēng)固沙措施。

3 防風(fēng)固沙措施研究及對比

根據(jù)京津風(fēng)沙源治理、毛烏素沙漠防風(fēng)固沙研究成果，采用并改進以下幾種防風(fēng)固沙方法，在運行維護中實施，取得了較好的效果。

3.1 碎（塊）石壓沙

碎（塊）石壓沙應(yīng)用于沙漠或沙性土壤中較平坦區(qū)域，能夠方便運用機械進行材料運輸和施工。在沙性土壤地區(qū)，風(fēng)蝕桿塔基礎(chǔ)周圍的土壤，造成桿塔基礎(chǔ)及接地體外露，因此采取以桿塔基礎(chǔ)中心為圓心的碎（塊）石壓沙防風(fēng)固沙措施，固沙面積是以桿塔中心為圓心，直徑為16 m的圓形面積，碎（塊）石厚度為20～30 cm。在沙漠中，只用于具備運輸材料且距沙漠邊緣較近的平坦區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)根據(jù)地形及風(fēng)向鋪設(shè)約10 cm的碎（塊）石進行壓沙處理，如圖3所示。

圖3 碎（塊）石壓沙

3.2 草（木）方格

草（木）方格沙障是一種使地面粗糙、減小風(fēng)力的防風(fēng)固沙方法，用麥草、稻草、樹枝等材料在沙漠中埋植成方格形狀。它具有截留水分，提高沙層含水量，利于固沙植物存活的作用。草（木）方格的規(guī)格要視固沙區(qū)域常年風(fēng)力大小而定，草方格的形式一般為正方形，最常見為1 m×1 m。根據(jù)赤峰地區(qū)實際情況按以下原則進行施工。

a. 在地形起伏不大的沙面上埋置1 m×1 m草方格，在風(fēng)能較小的平坦沙地可靈活地使用放大規(guī)格的草（木）方格。

b. 在迎風(fēng)坡沿等高線加密或變更格式，用鐵鍬將草（木）埋入沙內(nèi)約15 cm，地上露出15～20 cm，草厚5～6 cm。設(shè)置原則為L≤h／sinα（L為草帶間距，h為草的出露高度，α為地形坡度）。

c. 草方格的用草量要適當(dāng)，草量過少影響其防沙效益，太多則造成材料浪費，也增加施工難度，根據(jù)經(jīng)驗，1 m×1 m草方格設(shè)計植草量為0.8 kg（因為成片草方格每一個方格都與相鄰方格有公共邊，第一個方格按2個邊計算用草量，即植草量為0.4 kg／m）。

d. 由于草方格中所用的麥草、稻草易腐爛、破碎，可改用楊樹枝、沙柳等其他樹種的樹枝或灌木形成木方格，提高其耐腐爛能力。

3.3 迎風(fēng)障

迎風(fēng)障又叫沙障，如圖4所示。也是防沙治沙工程建設(shè)中最常用的技術(shù)措施之一，尤其在流動沙地治理和植被恢復(fù)中具有重要作用。但在生產(chǎn)實際中，沙障類型、材料、規(guī)格較多，合理確定沙障設(shè)置標準，才能充分發(fā)揮其風(fēng)蝕控制效果。參照內(nèi)蒙古自治區(qū)林業(yè)廳制訂的《流動沙丘沙障設(shè)置技術(shù)規(guī)范》中沙障類型及典型沙障設(shè)置條件等內(nèi)容和技術(shù)要求，結(jié)合輸電線路桿塔及廊道的防風(fēng)固沙實際情況，制定如下沙障設(shè)置原則及施工標準。

圖4 布置迎風(fēng)障

a. 沙障類型：此沙障是將笆排（其中的30 cm部分）埋置在流沙中，地表上露出的部分（其中的120 cm）作為沙障。

b. 沙障本體材料：用荊條編制1.5 m×3 m笆排作為障體，直徑為80～120 mm、長度為2 m的楊木（或其他木質(zhì)）桿作為加固桿，沙柳枝條若干以改善生態(tài)環(huán)境。

c. 沙障設(shè)置標準：沙障的長度可根據(jù)地形地貌具體設(shè)定，每排沙障之間的間距為5 m。沙障中每隔2.5 m設(shè)置一加固桿，埋設(shè)笆排的同時無固定間距的栽植沙柳枝條，附著在笆排上即可。

d. 沙障設(shè)置數(shù)量：一般不應(yīng)少于3道。

3.4 種植沙柳、沙打旺

種植沙柳、沙打旺等又稱為生物治沙，如圖5所示，是通過封育、營造植物等手段，達到防沙固沙、穩(wěn)定綠洲、提高沙區(qū)環(huán)境質(zhì)量和生產(chǎn)潛力的一種技術(shù)措施。

圖5 種植沙打旺

沙柳為沙漠植物，是我國沙荒地區(qū)造林面積最大的樹種之一。它生長迅速，枝葉茂密，根系繁大，固沙保土力強。具有抗逆性強，較耐旱，喜水濕，抗風(fēng)沙，耐鹽堿，耐嚴寒和酷熱，喜適度沙壓，越壓越旺，繁殖容易，萌蘗力強，但不耐風(fēng)蝕的特點。輸電線路防風(fēng)固沙時，主要應(yīng)用于桿塔周圍的防風(fēng)蝕，保持桿塔周圍地形不發(fā)生大的變化。種植方法如下。

a. 以桿塔中心為圓心，以不同半徑畫圓并在此圓周上栽植沙柳、沙打旺等植物形成沙障，距桿塔中心最近的一圈半徑可稍大一些，但一般不應(yīng)超過5 m。

b. 第2圈以后每圈的間距以3 m為宜。

c. 要保證栽植的沙柳、沙打旺成活率，栽植深度不少于20 cm。

d. 沙障的用料量應(yīng)以沙障形成后既可阻風(fēng)又可通風(fēng)為宜。

4 結(jié)束語

通過分析沙漠或沙化土壤對輸電線路的影響，有針對性地設(shè)計和實施了防風(fēng)固沙措施，解決了沙漠中輸電線路安全運行問題。但是，這些防風(fēng)固沙措施需認真維護，及時修整和補充破損部分，特別是采取種植沙柳等生態(tài)防風(fēng)措施時，要制定完善的管護措施，使破壞生態(tài)的行為得到有效遏制，防止邊治理邊破壞現(xiàn)象的發(fā)生。

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Study and Implementation on Measures of Windproof and Sand?fixing of Transmission Lines

WU Yong?jun
（State Grid Chifeng Power Supply Company，Chifeng，Inner Mongolia 024000，China）

Based on the impact on desert and sandy soils in Chifeng area，different stages of transmission lines，such as location se?lection of pole?tower，foundation design of pole?tower，construction，operation and maintenance is analysed，which show thoses prob?lems such as unthoughtful design，poor quality construction，the operation and maintenance are not in place，etc.Method of sand prevention and control in the field of agriculture，windproof and sand?fixing technique are used to mitigate the problems in transmission lines.

Transmission lines；Windproof and sand?fixing；Measures

TM621.5；U216.41＋3

A

1004-7913（2015）01-0055-04

吳永軍（1956—），男，工程師，從事輸電線路運行維護管理工作。

2014-11-10）