特高压输电杆塔基础挡墙开裂机理解析及整治叶卓儒

特高压输电杆塔基础挡墙开裂机理解析及整治叶卓儒

叶卓儒陶礼兵

（国网浙江省电力公司衢州供电公司浙江省衢州市324000）

摘要：本文介绍了浙江电网一起典型的特高压输电杆塔挡墙开裂事件及其机理分析，对存在挡土墙开裂、坍塌及基础滑坡的输电线路，提出了较为合理的技术整改措施，为今后避免或防止类似挡土墙开裂事故的发生，具有积极的意义。

关键词：特高压；挡墙开裂；机理分析；主动防护网；整改措施

近年来，因气候复杂多变，特高压杆塔基础频繁遭受汛期雨水冲刷的巨大考验，已发生多起边坡档墙塌方事件，严重威胁输电线路的安全运行。本文通过介绍一起典型的特高压输电杆塔挡土墙开裂事件及其机理分析，对存在挡土墙开裂、坍塌及基础滑坡的输电线路杆塔提出了相应整改措施，为特高压电网安全稳定运行起到积极的指导和借鉴作用。

1挡土墙开裂情况简述

2015年5月至6月期间，浙江省衢州地区降雨达22天、累计降雨量达951mm。因连续暴雨袭击，特高压沿线多处出现水位高涨和山体开裂现象。为确保电网安全稳定运行，衢州供电公司根据实际运行状况，不间断派出线路特巡小组，及时掌握线路受灾状况。6月22日，经特巡组人员现场巡查，发现±800kV宾金线3171#塔A腿下山坡侧邻近山体发生较大面积开裂，基础挡土墙出现多处明显贯穿性裂缝及外凸，基础立柱罩帽大范围开裂，严重威胁线路安全运行。

2机理解析

2.1原有设计参数

经核实设计文件，该塔塔型为JC29103型耐张塔，呼高48m，转角度数为左49°55′27″，基础采用人工挖孔桩。根据原始地貌地形图显示，距离A腿前进方向左侧约10m为一陡坎，与现场现状实际相符，滑坡体就在陡坎附近。按图来看纸，桩总长16.8m，地面以上高度为6m，地面以下深度为10.8m，经过计算，通过人工挖孔桩方式，共开挖出约170m³的土方量；原设计未考虑设置挡墙。设计文件中对塔基弃土的施工要求为：平地的塔位弃土堆放于基础的塔基范围内时，应堆放成龟背型（堆放土石方边缘按1:1.5放坡），以防止积水；塔位地形坡度小于15°的坡地，应将弃土在塔位范围及附近区域就地摊薄；塔位地形坡度大于15°的坡地，应将弃土堆于塔位周边，其距离塔位中心不小于30m。

2.2内部机理分析

经现场勘察，该挡土墙未设置纵向放坡，结构垂直面近85°；而且挡土墙内未设置钢筋，且所用材料较差（是就地取材的强风化岩），挡墙整体抗拉强度不足；塔基内未开挖排水沟，施工便道的修建造成A腿附近的陡坎处出现了一个汇水面，汇水面大约为50m²，连日降雨导致汇水面处的原状土被冲刷掏空，造成挡土墙基底丧失承载力，从而带动挡墙上部坍塌裂；通过观察泄水孔，外无明显水迹，说明挡土墙的整体排水系统不健全，内外水压不平衡，导致护坡内水体无法排出。

2.3外部因素影响

受强降雨影响，衢州地区已连续多日遭受暴雨侵袭，土壤含水量达到甚至超过饱和程度。挡土墙所围挡的土孔隙内积水，挡土墙内未设置足够的排水孔，且所堆放的弃土多为黏性土，渗透系数低，造成排水不畅，挡土墙同时承受了土体侧压力和水的侧压力，侧压力过大导致挡墙无法承载。

3常见边坡防护方式比较

在长期雨水冲刷下，挡土墙容易出现裂缝、坍塌严重时甚至导致山体滑坡，威胁杆塔基础的稳定性。为避免挡土墙坍塌输电线路安全运行造成影响，通过对挡土墙坍塌理进行分析，同时结合特高压线路实际运行状况，提供以下整改措施比较分析。

3.1现浇钢筋混凝土护坡

钢筋混泥土基础护坡加固方式，造价相对较高，施工受地形限制，现场浇制易受气候条件（低温、下雨）的影响，浇捣后自然养护的时间长，抗拉强度低，在施工过程中对植被破坏大，后期维护困难，常用于小面积护坡坍塌的加固。但是由于此处的基础原为掏挖式，如果在原状土上增加大量的混凝土质量，对杆塔基础附近土体的抗压承重有害无益。

3.2混凝土格栅护土绿化

混凝土格栅护土绿化方式主要通过对滑移面浇筑格栅式挡土墙，通过格栅结构的特点，将浮土作用力进行转移，使受力均匀，可以有效防止浮土坍塌同时格栅内播种植被，可以有效防止水土流失。该方式造价适中，施工受地形限制情况少，可以较好的保护植被，需要后期维护少。

3.3主动防护网加固

该方式造价低，施工简便，对环境影响小，稳固效果好，适用于大面积加固。采用主动防护网加固方式时，需拆除原挡土墙，对原状土上方的浮土进行清理外运或就地摊薄，利用防护网对滑移面原状土进行加固保护。

4、主动防护网现场施工要求

4.1主动防护网原理

主动防护网因其柔性特征能使防护网将局部集中荷载向四周均匀传递以充分发挥整体防护能力，即局部受载，整体作用，从而使防护系统能承受较大的荷载并降低单根锚杆的锚固力要求。

4.2主动防护网结构

纵横交错的Φ12纵向支撑绳和Φ16横向支撑绳与4.5m*4.5m正方形模式布置的锚杆相联结，支撑绳构成的每个4.5m*4.5m网格内铺设一张或两张4m*4m的DO/08/300型钢丝网，每张钢丝网与四周支撑绳间用缝合绳缝合联结并进行预张拉，该预张拉工艺能使系统对坡面施以一定的法向预紧压力，从而提高表危岩体的稳定性，阻止崩塌落石的发生。同时，在钢丝网下铺设小网孔S0/2.2/50型格栅网，以阻止小尺寸岩块的塌落。

4.3现场施工安装方法

1）对坡面防护区域内的浮土及浮石进行清除或局部加固；2）从防护区域下沿中部开始向上和两侧放线测量确定锚杆孔位，并在每一孔位处凿一凹坑；3）按设计深度钻凿锚杆孔并清孔；4）注浆并插入锚杆；5）安装纵、横向支撑绳，张拉紧后两端各用二至四个（支撑绳长度小于15m时用三个，大于30m时用四个，其间用三个）绳卡与锚杆外露环套固定连接；6）从上向下铺挂格栅间；7）从上向下铺设钢丝网并缝合；8）用Φ1.2铁丝对钢丝网和格栅网进行扎；9）防护内采用植草护坡；10)为避免高处汇水进一步对A腿塔基附近的原状土产生冲刷，在完成防护网施工后，对陡坎处的汇水面应结合现场情况砌筑排水沟将水引向基础以外。

4.4主动防护网成效

在对±800kV宾金线3171号塔完成主动防护网整治后，近1年以来，衢州供电公司多次对该塔位的基础稳定情况及主动防护网植被的生长情况进行现场勘查，特别是在大雨或台风天气后加强观察，未发现原状土体滑坡或冲刷、主动防护网脱落或水土流失现象，A腿基础中心6m范围内的原状土体最低点距离基础顶面高差未超过8m。

5、结论

特高压杆塔基础采用人工挖孔桩开挖施工时，施工单位需规范弃土处置，现场尽量不砌挡土墙，若必须采用，应严格按照设计要求进行施工。根据本文所述的比较分析，衢州供电公司选择了以主动防护网为基准的现场环境植被修复方式，历经一年多的运行，实践证明是安全可行性的。为避免特高压线路因地质灾害导致倒塔事故，进行输电线路建设之前，要做好工程勘测设计工作，在施工时尽量避开地质复杂的位置，从源头上杜绝地质灾害的发生。

参考文献

[1]±800kV直流架空输电线路设计规范，GB50790-2013，中国计划出版社，2013年5月出版。

[2]±800kV直流架空输电线路运行规程，GB/T28813-2012，中国标准出版社，2012年出版。

[3]张殿生，电力工程高压送电线路设计手册，中国电力出版社，2003年1月出版。