浙江省山地丘陵區(qū)輸變電工程水土保持措施設(shè)計探討

徐庭馨　孫一杰　程嵐　鄭鈞瀠

［關(guān)鍵詞］ 輸變電工程；水土流失；措施；山地丘陵區(qū)；浙江省

［摘 要］ 輸變電工程具有空間跨度大、線路長、擾動點分散、項目區(qū)地貌類型多樣等特點，特別是在山地丘陵區(qū)，輸變電工程建設(shè)會造成地表土壤結(jié)構(gòu)和植被的嚴(yán)重破壞，急劇增加水土流失。本研究從選址選線、塔基設(shè)計、不落地放線技術(shù)等主體設(shè)計和水土保持工程、植物、臨時措施設(shè)計兩方面，探討浙江省山地丘陵區(qū)輸變電工程的水土保持設(shè)計，并選取4個具有代表性的山地丘陵區(qū)輸變電工程，分析采取水土保持措施后水土流失防治效果，以期為類似工程的水土流失防治工作提供借鑒。

［中圖分類號］ S157.2［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A［文章編號］ 1000－0941（2023）07－0056－04

為落實國家“雙碳”目標(biāo)，以更加綠色、安全、高效的方式滿足能源需求，浙江省持續(xù)推進(jìn)能源工程建設(shè)。其中，浙江省全力推動電網(wǎng)規(guī)模保持持續(xù)快速增長，“十三五”期間，110 kV及以上變電容量與線路總規(guī)模相較于“十二五”末期分別增長了35%和22%。然而，大規(guī)模的輸變電工程建設(shè)也帶來了一系列生態(tài)環(huán)境問題。輸變電工程具有空間跨度大、線路長、擾動點分散、項目區(qū)地貌類型多樣等特點，其產(chǎn)生的水土流失具有歷時短、總體水土流失強(qiáng)度較小、局部點狀水土流失強(qiáng)烈等特點[1]。特別是在山地丘陵區(qū)，地形復(fù)雜，植被覆蓋度較高，輸變電工程施工中的“挖、填、棄、平”等活動以及人抬道路、牽張場等建設(shè)活動會造成地表土壤結(jié)構(gòu)和植被遭到嚴(yán)重破壞，土壤理化性質(zhì)發(fā)生改變，土壤抗蝕性大幅下降，導(dǎo)致水土流失急劇增加。山地丘陵區(qū)輸變電工程建設(shè)所產(chǎn)生的水土流失強(qiáng)度通常是自然侵蝕強(qiáng)度的3～8倍[2]。本研究從主體設(shè)計和水土保持措施設(shè)計兩方面，探討浙江省山地丘陵區(qū)輸變電工程的水土保持設(shè)計，依據(jù)地形特點，探討平地塔基、山頂塔基、山脊塔基和山坡塔基的不同防護(hù)措施設(shè)計，并選取浙西南網(wǎng)架優(yōu)化加強(qiáng)工程、溫州三澳核電500 kV送出工程、金華潘村500 kV輸變電工程、紹興中北部電網(wǎng)優(yōu)化工程4個具有代表性的山地丘陵區(qū)輸變電工程，分析采取水土保持措施后水土流失防治效果，以期為類似地形區(qū)輸變電工程的水土流失防治工作提供借鑒。

1 主體設(shè)計中的水土保持設(shè)計

1.1 選址選線

輸變電工程的選址選線應(yīng)避開泥石流易發(fā)區(qū)、崩塌滑坡危險區(qū)，以及易引起嚴(yán)重水土流失和生態(tài)惡化的區(qū)域；避開固定半固定沙丘區(qū)、永久基本農(nóng)田、河流兩岸、湖泊和水庫周邊的植物保護(hù)帶、風(fēng)景名勝區(qū)、生態(tài)公益林等生態(tài)脆弱區(qū)和敏感區(qū)；避開重要江河湖泊、水功能一級區(qū)的保護(hù)區(qū)和保留區(qū)；不占用全國水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的水土保持監(jiān)測站點、重要試驗區(qū)和水土保持長期定位觀測站。

1.2 塔基設(shè)計及施工

山地丘陵區(qū)輸變電工程塔基設(shè)計應(yīng)采用全方位高低腿設(shè)計。全方位高低腿設(shè)計采用高低柱基礎(chǔ)設(shè)計，各腿之間的高差一般為1.5 m，可以最大限度減少基面占地面積以及塔基施工的挖填方量。在經(jīng)過林區(qū)時采取高桿塔跨越措施，減少對林區(qū)樹木的砍伐。施工產(chǎn)生的裸露面采用臨時攔擋等防護(hù)措施，同時采用塔基平鋪或填筑的方式消納余方。

表1為通過資料收集得到的5種常見塔基基礎(chǔ)形式的挖填方量。人工挖孔樁基礎(chǔ)適用于山地的所有塔形，相比于掏挖基礎(chǔ)，它考慮了孔壁的摩阻力，通常在樁端擴(kuò)大，要求樁徑比大于4，抗拔和下壓承載力較大；巖石嵌固基礎(chǔ)的混凝土量和耗鋼量是所有基礎(chǔ)形式中最低的，也是最環(huán)保的一種基礎(chǔ)形式，但它對地質(zhì)條件要求比較高；巖石錨桿基礎(chǔ)是將水泥砂漿或細(xì)石混凝土和錨筋灌注于鉆鑿成型的巖孔內(nèi)的錨樁或墩基礎(chǔ)，分為直錨式和承臺式（群錨式）兩種，主要用于中-微風(fēng)化的硬質(zhì)巖石地基；灌注樁基礎(chǔ)從上到下由直柱、承臺和鉆孔灌注樁構(gòu)成，直柱和承臺均為方形，承臺下部的鉆孔灌注樁直徑約1.0 m，埋深約27 m，更適用于平地塔基；板式基礎(chǔ)從上到下由直柱和底板構(gòu)成，底板為正方形，屬于大開挖形式。建議山地丘陵區(qū)輸變電工程塔基基礎(chǔ)形式使用挖填方量較小的人工挖孔樁基礎(chǔ)、巖石嵌固基礎(chǔ)和巖石錨桿基礎(chǔ)。

1.3 不落地放線技術(shù)

傳統(tǒng)的人工放線技術(shù)在架設(shè)牽引線時采用人工或牲畜運(yùn)輸牽引線，需要沿途砍伐阻礙行進(jìn)的植物，以形成人抬道路，會產(chǎn)生較大的地表擾動，且嚴(yán)重破壞植被。隨著新技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)和直升機(jī)放線技術(shù)在輸變電工程放線施工中得到了廣泛運(yùn)用。無人機(jī)放線技術(shù)是在無人機(jī)上掛上一級牽引繩，將無人機(jī)機(jī)頭對準(zhǔn)將要拋線的目標(biāo)塔后打桿前進(jìn)，到達(dá)目標(biāo)塔上空后再前進(jìn)30～50 m后拋線。直升機(jī)放線技術(shù)是在直升機(jī)機(jī)身下懸掛平衡重物，將導(dǎo)引繩連接其上，在地面展放機(jī)械的配合下飛過塔位，由塔上人員配合或機(jī)上操作人員借助導(dǎo)桿將導(dǎo)引繩放入放線滑車內(nèi)，再利用導(dǎo)引繩張力展放牽引繩，最后用牽引繩牽放導(dǎo)線；適用于穿越林地、山區(qū)、江河跨越段等，可避免或減少砍伐植被、封江斷航等代價高昂的作業(yè)。不落地放線技術(shù)具有工作效率高、運(yùn)輸距離遠(yuǎn)的特點，可最大程度減少架線作業(yè)對地表的擾動和對植被的破壞，有效減少水土流失[3]。

2 水土保持措施設(shè)計

2.1 工程措施

2.1.1 表土剝離

在塔基開挖前，應(yīng)先對塔基基礎(chǔ)開挖區(qū)、堆渣區(qū)、施工擾動作業(yè)區(qū)等進(jìn)行表土剝離，剝離的表土均裝入編織袋并堆置于塔基區(qū)的下邊界，可以臨時攔擋塔基和擋土墻開挖產(chǎn)生的土石方。依據(jù)地形特點，輸變電工程塔基可分為平地塔基和山地塔基，其中山地塔基可分為山頂塔基、山脊塔基和山坡塔基，山坡塔基又分為8°～≤15°山坡塔基和15°～≤25°山坡塔基（無＞25°塔基）。塔基區(qū)表土剝離厚度依據(jù)塔基類型和區(qū)域?qū)嶋H情況來確定，通常平地塔基表土剝離厚度約25 cm，山頂和山脊塔基表土剝離厚度約20 cm，8°～≤15°山坡塔基表土剝離厚度約15 cm，15°～≤25°山坡塔基表土剝離厚度約10 cm。

2.1.2 攔 渣

部分山地塔基施工平臺開挖會破壞塔基區(qū)山體的穩(wěn)定平衡狀態(tài)，塔基開挖產(chǎn)生的余方應(yīng)堆置在塔基區(qū)內(nèi)，堆放高度為30～50 cm，依據(jù)塔基區(qū)地形地貌特點及填筑高度，在塔基周圍設(shè)置擋墻用于穩(wěn)定塔基邊坡，并起到攔渣作用。擋墻通常采用重力式擋土墻，墻體斷面尺寸依據(jù)地形和工程特點來確定，墻身采用漿砌石或混凝土進(jìn)行砌筑。

2.1.3 防洪排導(dǎo)

為防止上游坡面徑流對基面的沖刷影響，塔基選址應(yīng)在受沖刷影響小的區(qū)域，在距離山坡塔基大于5 m的迎水側(cè)設(shè)置環(huán)狀截水溝，用于攔截和排出匯集的上游地表水，截水溝采用漿砌石砌筑溝壁，末端接入塔基周邊溝渠。降基挖方的基面要預(yù)留內(nèi)高外低的排水坡度，使基面雨水順利地從塔位排出，坡比一般為0.5%～1.0%；高低腿塔基的挖方基面要預(yù)留內(nèi)低外高的排水坡度，使基面雨水順利從塔位排出，避免徑流直沖兩腿間有高差的陡坎。在山地丘陵區(qū)塔基施工過程中，若遇到巖石風(fēng)化和水流沖刷比較嚴(yán)重的塔位，則基面表層需要用混凝土作護(hù)面；若塔位挖方后的放坡面和高低腿間的坡面有巖石剝落或風(fēng)化物坍塌，則基面表層需要采用水泥砂漿或細(xì)石混凝土作護(hù)面，護(hù)面依據(jù)基面排水坡度設(shè)置為斜面，以利于基面排水。

2.1.4 土地整治

在工程施工結(jié)束后，應(yīng)對牽張場、拆遷跡地等進(jìn)行土地整治。牽張場具有地勢平緩、交通條件良好、使用時間短（一般為10～20 d）等特點，可通過鋪設(shè)鋼板的方式避免土石方挖填，減少水土流失。在牽張場使用結(jié)束后，應(yīng)對其占用的耕地、林地、園地進(jìn)行全面整地，恢復(fù)原土地利用類型。拆遷跡地主要是工程線路走廊區(qū)涉及的居住用地，輸電線路架設(shè)前應(yīng)先對輸電線路廊道內(nèi)的建筑物進(jìn)行拆除，建筑垃圾應(yīng)運(yùn)送至當(dāng)?shù)丨h(huán)境主管部門指定的位置，或交由當(dāng)?shù)亟ㄖ幚頇C(jī)構(gòu)進(jìn)行處理，在施工結(jié)束后進(jìn)行場地平整并實施區(qū)域綠化。

2.2 植物措施

結(jié)合塔基沿線地形、氣候、土壤等條件，選擇適生的樹草種，栽植樹木或撒播草種用于恢復(fù)區(qū)域植被，并使植被與原有景觀相協(xié)調(diào)。在選擇主要通道可視范圍內(nèi)的樹草種時，還要考慮其生長速度和觀賞性，盡量選擇生長速度快、觀賞效果好的植被種類，由于高大喬木會對桿塔和線路產(chǎn)生不利影響，因此應(yīng)避免選擇高大喬木。建議在塔基區(qū)內(nèi)采用撒播草籽的方法、塔基區(qū)外采用栽植灌木的方法恢復(fù)植被。因在輸變電工程投入使用后需要對塔基作不定期的維護(hù)檢修，人抬道路將受到擾動，加劇植被自然恢復(fù)的難度，故建議在人抬道路采用混播黑麥草、狗牙根、白三葉草種的方式恢復(fù)植被。

2.3 臨時措施

位于生態(tài)敏感區(qū)或坡度較陡的塔基，施工期間應(yīng)在塔基坡腳填土編織袋外側(cè)設(shè)置攔渣柵欄進(jìn)行臨時攔擋。攔渣柵欄作為簡易的攔擋設(shè)施，工藝簡單，攔擋效果好，設(shè)置時先在塔基施工平臺填筑一側(cè)、施工平臺內(nèi)側(cè)裝入一排鋼管或木樁，然后使用鉛絲捆綁編織好的植物枝條柵欄，也可利用塔基坡腳現(xiàn)有喬灌木的主干代替鋼管和木樁，攔渣柵欄地面以上高度約1.5 m，地下深度不小于50 cm，需要在塔基施工平臺修建前完成設(shè)置。此外，塔基區(qū)基礎(chǔ)開挖臨時堆置的土石方應(yīng)采用彩色布進(jìn)行苫蓋，以減少降雨對堆土的沖刷，避免產(chǎn)生水土流失。

3 不同坡度塔基的水土保持措施設(shè)計

表2總結(jié)了平地塔基、山頂塔基、山脊塔基、8°～≤15°山坡塔基和15°～≤25°山坡塔基的水土保持措施設(shè)計。山頂和山脊塔基實施的水土保持措施依次為剝離表土并進(jìn)行臨時防護(hù)、設(shè)置填土編織袋進(jìn)行臨時圍欄、余方堆置區(qū)域修建擋墻、實施植物措施；山坡塔基實施的水土保持措施依次為剝離表土并進(jìn)行臨時防護(hù)、設(shè)置填土編織袋和攔渣柵欄進(jìn)行臨時圍擋、上游修建截水溝、下游設(shè)置漿砌石擋墻、實施植物措施。圖1、圖2、圖3分別為平地塔基、山頂和山脊塔基、山坡塔基的水土保持措施設(shè)計示意圖。

4 水土保持措施實施效果

選取浙江省4個具有代表性的山地丘陵區(qū)輸變電工程（浙西南網(wǎng)架優(yōu)化加強(qiáng)工程、溫州三澳核電500 kV送出工程、金華潘村500 kV輸變電工程、紹興中北部電網(wǎng)優(yōu)化工程），總結(jié)4個工程的預(yù)測水土流失量和施工期水土流失量，分析水土保持措施的實施效果，見表3。由表3可知，4個輸變電工程在采取水土保持措施后，減少的水土流失量分別占治理前預(yù)測水土流失量的64.48%、84.42%、88.26%、81.22%，除浙西南網(wǎng)架優(yōu)化加強(qiáng)工程外，其他3個輸變電工程減少水土流失量的比例均達(dá)80%以上，表明水土保持措施在有效減少水土流失方面取得了較好的效果。而浙西南網(wǎng)架優(yōu)化加強(qiáng)工程由于線路較長、涉及多個敏感區(qū)、沿線地形復(fù)雜，水土流失具有不確定性、不可預(yù)測性和潛在危害性，因此水土流失減少量相對較少。

5 結(jié)束語

輸變電工程水土保持措施設(shè)計在傳統(tǒng)的水土保持措施基礎(chǔ)上，在架線技術(shù)、塔基設(shè)計等方面進(jìn)行了完善和優(yōu)化。塔基采用全方位高低腿設(shè)計，并在林區(qū)采用加高桿跨越措施，減少對地表和植被的破壞；塔基基礎(chǔ)采用土石方挖填量較少的人工挖孔樁基礎(chǔ)、巖石嵌固基礎(chǔ)和巖石錨桿基礎(chǔ)；創(chuàng)新使用不落地放線技術(shù)，最大程度減少架線作業(yè)對地表的擾動和對植被的破壞。此外，依據(jù)平地、山頂、山脊、山坡塔基的地形特點，構(gòu)建適應(yīng)其地形條件的工程、植物、臨時措施，嚴(yán)格控制擾動地表和損害植被的范圍，提高防護(hù)措施標(biāo)準(zhǔn)，取得了較好的水土流失防治效果。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 馬士新，畢超，徐化東，等.110 kV架空輸電線路水土保持措施體系配置研究[J].水土保持通報，2010，30（6）：162-165.

[2] 水利部，中國科學(xué)院，中國工程院.中國水土流失防治與生態(tài)安全：水土流失數(shù)據(jù)卷[M].北京：科學(xué)出版社，2010：38-52.

[3] 孫中峰，楊文姬，宋康.輸變電工程建設(shè)低擾動水土保持技術(shù)研究：以山西省輸變電工程為例[J].水土保持研究， 2014，21（3）：62-67.

收稿日期： 2022-12-26

作者簡介： 徐庭馨（1989—），女，浙江杭州人，工程師，學(xué)士，主要從事水土流失基礎(chǔ)理論研究和水土保持規(guī)劃設(shè)計工作。

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（責(zé)任編輯 李佳星）