寧夏南部濕陷性黃土區(qū)桿塔地基的處理措施及應(yīng)用

馬葉

【摘 要】 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力工業(yè)的進(jìn)步日新月異。電網(wǎng)建設(shè)方面需要更高電壓等級的輸電技術(shù)，以便使我國的資源開發(fā)更為合理，所以發(fā)展特高電壓直流輸電是必要的，是符合國家和社會需要的。輸電線路中地基處理費(fèi)用在整個(gè)工程費(fèi)用中占有較大的比重，合理、安全、經(jīng)濟(jì)的地基處理措施，可以有效的控制工程造價(jià)，縮短工程建設(shè)周期，延長工程的合理壽命，保證可靠的線路運(yùn)行安全，降低對自然環(huán)境的破壞，實(shí)現(xiàn)資源效益的可持續(xù)發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】 濕陷性黃土；受水浸濕；下沉；隔水；排水；灰土墊層

【Abstract】 With the rapid development of our national economy， the progress of the power industry is changing with each passing day. Power grid construction requires higher voltage transmission technology in order to make our country's resource development more reasonable. Therefore， the development of ultra-high voltage DC transmission is necessary and is in line with national and social needs. The cost of foundation treatment in transmission lines occupies a large proportion of the entire engineering cost. Reasonable， safe， and economical foundation treatment measures can effectively control project cost， shorten the construction period， prolong the reasonable life of the project， and ensure reliable line operation. Safety， reduce the damage to the natural environment， and achieve sustainable development of resource efficiency.

【Key words】 Collapsible loess；Wetted by water；Sinking；Water barrier；Drainage

1. 前言

（1）輸電線路中地基處理費(fèi)用在整個(gè)工程費(fèi)用中占有較大的比重，合理、安全、經(jīng)濟(jì)的地基處理措施，可以有效的控制工程造價(jià)，縮短工程建設(shè)周期，延長工程的合理壽命，保證可靠的線路運(yùn)行安全，降低對自然環(huán)境的破壞，實(shí)現(xiàn)資源效益的可持續(xù)發(fā)展。

（2）寧夏南部地區(qū)為濕陷性黃土地區(qū)，濕陷等級以Ⅲ～Ⅳ自重濕陷為主。根據(jù)中國濕陷性黃土工程地質(zhì)分區(qū)略圖，固原、西吉、彭陽、海原（東部）、同心等地區(qū)均屬Ⅱ區(qū)，即隴東-陜北-晉西區(qū)，因地區(qū)土質(zhì)而異的修正系數(shù)β0=1.2。

（3）該地區(qū)濕陷土層厚度較大，以10～30m為主，部分地區(qū)濕陷土層厚度大于30m；場地濕陷類型以自重濕陷性場地為主，地基濕陷等級為Ⅲ～Ⅳ級。由于該地區(qū)濕陷土層較為深厚，地基濕陷等級嚴(yán)重～很嚴(yán)重，地基處理難度大，費(fèi)用高，已成為該地區(qū)開發(fā)建設(shè)的一大制約因素。

2. 現(xiàn)行規(guī)范及技術(shù)規(guī)定要求

2.1 根據(jù)現(xiàn)行《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB 50025-2004）規(guī)定，甲類建筑消除地基濕陷量的處理厚度要求：在自重濕陷性黃土場地，應(yīng)處理基礎(chǔ)底面以下的全部濕陷性黃土層；乙類建筑消除地基部分濕陷量的最小處理厚度要求：（1）在自重濕陷性黃土場地，不應(yīng)小于濕陷性土層深度的2/3，且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量不應(yīng)大于150mm。（2）如基礎(chǔ)寬度大或濕陷性黃土層厚度大，處理地基壓縮層深度的2/3或全部濕陷性黃土層深度的2/3確有困難時(shí)，在建筑物范圍內(nèi)應(yīng)采用整片處理。其處理厚度：在自重濕陷性黃土場地不應(yīng)小于6m，且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量不宜大于150mm；丙類建筑消除地基部分濕陷量的最小處理厚度要求：（1）當(dāng)?shù)鼗鶟裣莸燃墳棰蚣墪r(shí)，在自重濕陷性黃土場地，地基處理厚度不應(yīng)小于2.50m，且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量，不應(yīng)大于200mm。（2）當(dāng)?shù)鼗鶟裣莸燃墳棰蠡颌艏墪r(shí)，宜采用整片處理，地基處理厚度不小于4m，且下部未處理濕陷性黃土層的剩余濕陷量，不應(yīng)大于200mm。

2.2 根據(jù)現(xiàn)行《架空送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（DL/T 5219-2014），黃土地區(qū)輸電線路桿塔地基處理原則：（1）濕陷性黃土地區(qū)基礎(chǔ)應(yīng)根據(jù)濕陷性黃土的等級和工程的重要性因地制宜采取地基處理為主的綜合措施，防止地基濕陷，做到安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理。（2）桿塔基礎(chǔ)宜遠(yuǎn)離水澆地、有匯水的地區(qū)，避開沖溝、落水洞等位置，宜使塔位位于無匯水或排水順暢的位置。當(dāng)塔位位于無匯水的山坡、山梁、山頂?shù)任恢脮r(shí)，可不采取處理措施；當(dāng)塔位位于有匯水的平臺、平地、洼地時(shí)，應(yīng)根據(jù)線路電壓等級、桿塔的重要性及黃土濕陷等級采取不同的處理方式。桿塔地基處理原則可按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB50025-2004）的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，但處理范圍和深度可適當(dāng)降低。

3. 黃土濕陷性分析及處理方法

《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GB 50025-2004）中定義的濕陷性黃土是指在一定壓力下受水浸濕，土結(jié)構(gòu)迅速破壞，并產(chǎn)生顯著附加下沉的黃土；可見，濕陷性黃土產(chǎn)生下沉的條件是受水浸濕，只要保證地基不要受水浸濕，就不會產(chǎn)生顯著附加下沉。目前，處理濕陷性黃土的方法很多，大致可歸納為以下幾個(gè)方面：

（1）進(jìn)行地基處理，提高地基承載力，減少濕陷性對上部結(jié)構(gòu)的影響；

（2）采取防水措施，隔離發(fā)生濕陷的誘發(fā)因素；

（3）同時(shí)改善上部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和基礎(chǔ)型式，提高結(jié)構(gòu)的抗?jié)裣菽芰Α?/p>

4. 地基處理措施及應(yīng)用

4.1 送電線路工程同其它建、構(gòu)筑物相比：具有分散性、獨(dú)立性、復(fù)雜性、運(yùn)輸困難等特點(diǎn)。鑒于以上原因，制定濕陷黃土處理原則時(shí)，宜靈活對待：在滿足相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求的同時(shí)，應(yīng)結(jié)合以往工程的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，采取適合具體工程的處理原則。既要盡可能降低工程造價(jià)，又要簡化施工、縮短工期。

4.2 經(jīng)過濕陷性黃土地區(qū)的塔位選擇，原則上應(yīng)盡量避免塔立在濕陷性黃土地基上，如無法避免，應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離水澆地，有匯水的地區(qū)，并且避開沖溝，落水洞等地方，應(yīng)盡量使塔位立在無匯水或者排水順暢的地方，如還無法避免，應(yīng)采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。

4.3 濕陷性黃土產(chǎn)生下沉的條件是受水浸濕，只要抓住這個(gè)重要條件，綜合考慮塔型、地形、濕陷等級和水等主要因素，濕陷黃土的處理問題即可迎刃而解。通常，應(yīng)主要以防水為主，做好塔位排水，使地基土不受水侵蝕；當(dāng)防水處理不能滿足要求時(shí)，可采取相應(yīng)的地基處理措施。

4.4 地基處理一般采用灰土墊層法。此方法由于采用人工作業(yè)，不需要專用設(shè)備，適用于各種地形條件，且對各級別黃土濕陷性均有較好的處理效果。灰土墊層堅(jiān)固耐用，施工簡便，造價(jià)低廉。特別是在我國廣大的濕陷性黃土地區(qū)，采用灰土墊層（或灰土基礎(chǔ)）不僅可改善黃土地基的受力狀況，更重要的是它有較好的抗水防滲能力，是抵御濕陷性黃土地基濕陷變形的良好措施，因而得到了廣泛的應(yīng)用。在西北地區(qū)以往的送電線路工程中，有些采用2：8灰土處理的送電線路已經(jīng)運(yùn)行了20～30年，從未發(fā)生因黃土濕陷而導(dǎo)致基礎(chǔ)下沉或塔基歪斜等事故。

4.5 根據(jù)《架空送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（DL/T 5219-2014錄B中表B.1.5規(guī)定，對于Ⅱ級非自重濕陷性場地不需要進(jìn)行處理，因此這里只對Ⅱ級及以上自重濕陷性場地的處理措施進(jìn)行描述。

4.5.1 位于山坡、山梁、山頂?shù)任恢玫臈U塔。

（1）對位于山坡、山梁、山頂?shù)任恢玫臈U塔，由于自然排水好，一般不易在塔位形成積水情況，地基受水侵蝕的可能較小，故一般不必做灰土墊層。同時(shí)推薦采用原狀土基礎(chǔ)，取代灰土墊層法，必要時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況在塔位上方適當(dāng)位置加設(shè)截水溝，將水流引向基礎(chǔ)保護(hù)范圍以外，并在基面做自然散水坡，將基面雨水排向塔位下方?；嫔⑺缕露炔恍∮?%、應(yīng)高出地面300mm，每個(gè)塔腿處散水坡的范圍需超出基坑坑口1.5m，并不得小于5.0m，且需夯實(shí)。散水坡具體做法應(yīng)以排水暢通、對原始地形破壞少、外表美觀為原則，因地制宜、靈活應(yīng)用，散水坡水流方向應(yīng)避開沖溝、落水洞等不良地貌及塔腿中心。

（2）需要注意的是，當(dāng)塔基位于施工或維修道路下方時(shí)，切忌山坡匯水沿道路進(jìn)入塔位，從而導(dǎo)致塔基受水侵蝕。對于此類情況，應(yīng)避免道路入口直接面對塔位。

4.5.2 位于臺階地位置的桿塔。

4.5.2.1 地形利于自然排水，無匯水的塔位。

對位于臺階地塔位，如果地形利于自然排水，無匯水時(shí)，推薦采用原狀土基礎(chǔ)。由于水滲入地基并與地基濕陷性黃土接觸的可能較小，因此不需要對此類地區(qū)地基進(jìn)行處理，但要做好基面散水。

4.5.2.2 地形不利于自然排水，且有匯水的塔位。

（1）對位于臺階地塔位，如果地形不利于自然排水，且有匯水時(shí)，基礎(chǔ)型式根據(jù)具體情況合理選擇開挖或者掏挖。

（2）當(dāng)濕陷等級較低時(shí)（Ⅱ級），宜采用2：8灰土墊層法。此墊層法是在基礎(chǔ)底板以下采用2：8灰土回填夯實(shí)。墊層寬度和厚度按直線塔與轉(zhuǎn)角塔采用不同取值：直線塔墊層每邊伸出基礎(chǔ)底板邊緣1.0m，厚度取1.5m；轉(zhuǎn)角塔墊層每邊伸出基礎(chǔ)底板邊緣1.5m，厚度取2.0m；

（3）當(dāng)濕陷等級比較高（Ⅲ級及以上）時(shí)，采用增設(shè)灰土墊層和防水層的處理方案效果更好。無論哪種方法，均要在基面做自然散水坡，以利于基面積水排向塔位外面。

4.5.3 位于平地（非水澆地、無匯水、有少量雨水等）位置的桿塔。

對位于平地有少量雨水匯集的塔位：

當(dāng)塔位濕陷等級較低（Ⅱ級）時(shí)，無需進(jìn)行地基處理，既可采用掏挖基礎(chǔ)，也可采用開挖基礎(chǔ)；

當(dāng)塔位濕陷等級較高（Ⅲ級）時(shí)，可在基坑頂部鋪設(shè)防水層，使用的材料一般為2：8灰土，該防水層地面以下1m位置開始，換以0.5m厚2：8灰土墊層，其上再鋪設(shè)至少0.6m厚的黃土，防水層范圍為每邊超出基坑0.5m；

當(dāng)塔位立在濕陷性等級特別高（Ⅳ級）的地區(qū)時(shí)，采用灰土墊層和防水層法。

4.5.4 位于平地（水澆地、匯水量大）等位置的桿塔。

（1）對位于平地有雨水和匯水可能的塔位，宜推薦采用大開挖基礎(chǔ)，并且采取2：8灰土墊層加防水層處理，除了在基坑頂部鋪設(shè)防水層外，還應(yīng)在每個(gè)獨(dú)立基礎(chǔ)底面的四周鋪設(shè)隔水帶，以增強(qiáng)其防水效果。

（2）上述各種不同地段桿塔基礎(chǔ)部位的黃土地基，無論是采取何種處理措施，都必須進(jìn)行基面散水處理。

（3）以上濕陷性黃土地基處理措施在我院承接的哈鄭高電壓線路工程中得到了廣泛的應(yīng)用，并經(jīng)過4年左右的正常運(yùn)營，至今運(yùn)行狀況良好。

5. 結(jié)語

采用上述多項(xiàng)措施綜合處理的墊層法部分消除濕陷性方案即滿足了現(xiàn)行規(guī)范應(yīng)根據(jù)濕陷性黃土的特點(diǎn)和工程要求，因地制宜，采取以地基處理為主的綜合措施，以達(dá)到防止地基濕陷對鐵塔產(chǎn)生危害的治理要求的基本精神要求，又可同時(shí)在具有較高安全保證的前題下，達(dá)到安全和經(jīng)濟(jì)效益統(tǒng)一的目的。

參考文獻(xiàn)

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[3] 電力工程高壓送電線路設(shè)計(jì)手冊.

[文章編號] 1619-2737（2018）01-18-637