淺談輸電線路工程塔腿、基礎(chǔ)和基面設(shè)計對水土保持的影響

（湖南省水利水電勘測設(shè)計研究總院深圳分院深圳市518172）

淺談輸電線路工程塔腿、基礎(chǔ)和基面設(shè)計對水土保持的影響

林榮新

（湖南省水利水電勘測設(shè)計研究總院深圳分院深圳市518172）

隨著國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，電力市場的需求日益增加，但電力輸電線路工程的建設(shè)會造成沿線地區(qū)特別是山區(qū)、丘陵區(qū)等生態(tài)體系脆弱區(qū)域的水土流失。文章通過分析輸電線路工程中塔腿、基礎(chǔ)和基面的設(shè)計與水土保持的關(guān)系，并探討了桿塔基礎(chǔ)和基面在施工過程存在的水土流失方面問題，在此基礎(chǔ)上，提出水土保持治理的方法，為建設(shè)單位在輸電線路施工過程中有效控制和減輕水土流失，以及改善生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

輸電線路塔腿基礎(chǔ)基面水土保持

20世紀80年代前，山區(qū)輸電線路基礎(chǔ)基本上都是采用直柱平板基礎(chǔ)，鐵塔采用等高腿，在施工中需大幅削減邊坡形成基礎(chǔ)平臺，由此而引發(fā)下列問題：

（1）鐵塔采用等高腿，位于山坡上的塔基基面由于要等高，需要對基面進行較大的開挖處理，這既改變了塔位處的自然地形地貌，破壞了原有的植被，容易形成水土流失，又使基礎(chǔ)平臺削坡形成陡邊坡，若防護不到位，更容易造成邊坡崩塌，引起較大的水土流失危害，影響塔腿和基礎(chǔ)的穩(wěn)定[1]。

（2）直柱平板基礎(chǔ)基坑需要大開挖，土石方的棄渣量較多，施工時若對棄土處理不當，松散的棄渣會引起次生的滑坡，影響塔基的安全和輸電線路的穩(wěn)定運行。

（3）基面采用大面積開挖，破壞了基面天然植被，裸露的地表易引起較大的水土流失發(fā)生[2～3]。因此，探討輸電線路塔腿、基礎(chǔ)和基面的設(shè)計在水土保持方面的作用和不足，為防治施工過程中水土流失的生產(chǎn)具有重要意義。

1 桿塔塔腿設(shè)計與水土保持關(guān)系分析

遠距離架空輸電線路橫越山地、丘陵和平原，經(jīng)過的微地貌各色各樣，微地形也千差萬別。當鐵塔位于斜坡或臺階地時，塔腿之間會形成高差，就需要用長短腿來平衡，長短腿在四個任意方向都可以連接[4～5]。目前塔腿級差一般設(shè)計為1.5m，長短腿的最大差值一般設(shè)計為9.0m，而地面高差是任意值，當長短腿不能完全平衡地面高差時，一方面可將部分主柱露出地面，另一方面塔腿級差可縮短為1.0m，長短腿的最大差值也可以擴大，力求做到不開挖或少開挖。

施工過程中，應(yīng)考慮在桿塔位于陡峭山頂控制鐵塔的正面開挖，減少施工基面挖方量。對于坡度較大的地形，塔的長短腿已用到最大高差仍不能平衡地面高差時，可采用長腿對應(yīng)基礎(chǔ)主柱升高的辦法來平衡過多的高差，必要時可做特殊基礎(chǔ)。在基礎(chǔ)無法滿足或其他因素主柱不宜升高時，可對短腿所在基面適當挖方。因此，全方位高低腿的設(shè)計，可以減少塔基基面土石方挖方量，尤其在陡峭的山坡，能夠減少基面大的開挖邊坡和棄渣量，對塔基基面的水土保持是十分有利的[6～7]。

2 桿塔基礎(chǔ)設(shè)計與水土保持關(guān)系分析

輸電線路的基礎(chǔ)即桿塔埋入地下的部分，根據(jù)國內(nèi)常用的鐵塔基礎(chǔ)型式應(yīng)用情況，目前我國輸電線路桿塔基礎(chǔ)大致可分為掏挖式基礎(chǔ)、斜插式基礎(chǔ)、直柱式大板基礎(chǔ)、階梯式基礎(chǔ)等四類。一般基礎(chǔ)采用大面積的開挖，勢必會造成大面積植被的破壞和水土的流失。因此，有必要加強對輸電線路基礎(chǔ)的研究，降低土石方的開挖量，減少對植被的破壞，加強環(huán)境保護尤為重要[3]。

（1）掏挖式基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)型式適用于山地和丘陵區(qū)內(nèi)強風(fēng)化巖石和硬塑粘性土、無地下水的地區(qū)?；尤坎捎萌斯ぬ屯冢┕すに嚭唵?，以基坑璧代模，不用回填土，它有充分利用原狀土承載力高的優(yōu)點，土石方開挖量少，可大大減少對周邊環(huán)境的影響[8～9]，有利于塔基基面的水土保持。

（2）斜插式基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)型式適用于平地區(qū)內(nèi)地質(zhì)條件較差、有地下水的地區(qū)。其特點是將主角鋼斜插入基礎(chǔ)中，用短角鋼與螺栓錨固在基礎(chǔ)底板內(nèi)，上拔力直接傳入底板，因其主柱與塔腳主材坡度相同，減少了作用于柱頂?shù)乃搅?，因而改善了主柱受力性能，減少了底板受壓應(yīng)力的不均勻性，提高了基礎(chǔ)的抗傾覆和滑移穩(wěn)定性。其優(yōu)點是：可根據(jù)塔基斷面、地形等情況加高立柱，采用全方位不等高基礎(chǔ)，以減少降基，降低土石方開挖量，減少基礎(chǔ)棄渣，便于水土流失防治。

（3）直柱式大板基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)型式一般情況下可適用于平地區(qū)內(nèi)所有的自立式鐵塔。其特點是按土重法計算，主柱預(yù)埋底腳螺栓，鐵塔通過底座板和底腳螺栓與基礎(chǔ)相連，底板做成柔式大板，板的上部與下部均配置鋼筋。其優(yōu)點是：施工較斜插式基礎(chǔ)方便，對特殊的地形可采用全方位不等高基礎(chǔ)，從而減少降基和土石方的開挖，屬于環(huán)保基礎(chǔ)[10]。

（4）階梯式基礎(chǔ)。該基礎(chǔ)特點是柱子配筋，底板為階梯式，底板不需配筋，鐵塔通過底座板和底腳螺栓與基礎(chǔ)相連。其優(yōu)點是：能承受較大的荷載，施工工藝簡單、方便，安全可靠。但階梯式基礎(chǔ)基坑需要大開挖，土石方量較大，棄渣較多，對環(huán)境影響較大，故在工程中應(yīng)控制使用。

3 基面設(shè)計與水土保持關(guān)系分析

一般基面和基礎(chǔ)施工可能造成基面大面積開挖，不但破壞了基面原有的天然植被，而且使塔位原穩(wěn)定土體受到擾動[11]?；骈_挖后形成的裸露地表，若防護不及時，在雨水的沖刷下，易產(chǎn)生較大的水土流失；同時，基面和基礎(chǔ)挖方棄土堆積在基面附近，不僅增加了基面的附加壓力，造成基礎(chǔ)基坑產(chǎn)生崩塌和塌方[12～13]，而且棄土松散堆放，若無攔擋，在強降雨條件下也極容易造成次生的滑坡。因此，這些都不利于基面的水土保持。

故無論是哪種上述形式基礎(chǔ)，均應(yīng)盡量考慮不降或少降基面，直接開挖基坑。當前，基面設(shè)計中提出對四個塔腿分別進行降基、平基的概念，在考慮施工作業(yè)面以及邊坡穩(wěn)定后，塔基基礎(chǔ)應(yīng)形成四個小基面，基面和基坑中間的土體只要不影響鐵塔的安裝可完全保留。這種“小基面”的設(shè)計理念將對原始地貌的破壞降到最低程度，保證了山體的穩(wěn)定，既減少擾動地表面積，又避免大量土石方的開挖，減少了棄渣，進而減少基面的水土流失防治措施工程量和投資，比較經(jīng)濟適用。

4 結(jié)語

（1）輸電線路工程中塔腿、基礎(chǔ)和基面的設(shè)計，需要根據(jù)不同的地形、地貌、地質(zhì)等條件，因地制宜，三者互相配合使用，取長補短，才能更好地發(fā)揮塔腿、基礎(chǔ)和基面在水土保持方面的作用。

（2）隨著環(huán)保理念的不斷深入，對塔腿、基礎(chǔ)和基面的設(shè)計處理思路為：在測出塔位及保護范圍內(nèi)帶有等高線的平面圖，綜合采用鐵塔的高低腿、深埋基礎(chǔ)，按照自然地形地面，達到完全不降基。

（3）防治輸電線路工程中的水土流失，不能僅依靠施工過程中采取大量的水土保持措施進行防治，應(yīng)該從設(shè)計的源頭著手，從塔腿、基礎(chǔ)和基面設(shè)計的源頭入手，先進的設(shè)計可以大大減少工程在施工過程中產(chǎn)生的水土流失，既保護了環(huán)境，又節(jié)約了水土流失防治資金。

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2017-02-22）

林榮新（1985-），男，大學(xué)本科，主要從事水土保持方案編制、水土保持監(jiān)測、水土保持設(shè)施驗收評估等工作，E-mail：363619294@qq.com。