淺談輸電線路工程塔腿、基礎和基面設計對水土保持的影響

（湖南省水利水電勘測設計研究總院深圳分院深圳市518172）

淺談輸電線路工程塔腿、基礎和基面設計對水土保持的影響

林榮新

（湖南省水利水電勘測設計研究總院深圳分院深圳市518172）

隨著國民經濟持續快速發展，電力市場的需求日益增加，但電力輸電線路工程的建設會造成沿線地區特別是山區、丘陵區等生態體系脆弱區域的水土流失。文章通過分析輸電線路工程中塔腿、基礎和基面的設計與水土保持的關系，并探討了桿塔基礎和基面在施工過程存在的水土流失方面問題，在此基礎上，提出水土保持治理的方法，為建設單位在輸電線路施工過程中有效控制和減輕水土流失，以及改善生態環境提供科學依據。

輸電線路塔腿基礎基面水土保持

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

（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，影響塔腿和基礎的穩定[1]。

（2）直柱平板基礎基坑需要大開挖，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生[2～3]。因此，探討輸電線路塔腿、基礎和基面的設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具有重要意義。

1 桿塔塔腿設計與水土保持關系分析

遠距離架空輸電線路橫越山地、丘陵和平原，經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計為1.5m，長短腿的最大差值一般設計為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，可采用長腿對應基礎主柱升高的辦法來平衡過多的高差，必要時可做特殊基礎。在基礎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 桿塔基礎設計與水土保持關系分析

輸電線路的基礎即桿塔埋入地下的部分，根據國內常用的鐵塔基礎型式應用情況，目前我國輸電線路桿塔基礎大致可分為掏挖式基礎、斜插式基礎、直柱式大板基礎、階梯式基礎等四類。一般基礎采用大面積的開挖，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的研究，降低土石方的開挖量，減少對植被的破壞，加強環境保護尤為重要[3]。

（1）掏挖式基礎。該基礎型式適用于山地和丘陵區內強風化巖石和硬塑粘性土、無地下水的地區。基坑全部采用人工掏挖，施工工藝簡單，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點，土石方開挖量少，可大大減少對周邊環境的影響[8～9]，有利于塔基基面的水土保持。

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

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

（4）階梯式基礎。該基礎特點是柱子配筋，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相連。其優點是：能承受較大的荷載，施工工藝簡單、方便，安全可靠。但階梯式基礎基坑需要大開挖，土石方量較大，棄渣較多，對環境影響較大，故在工程中應控制使用。

3 基面設計與水土保持關系分析

一般基面和基礎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，而且使塔位原穩定土體受到擾動[11]。基面開挖后形成的裸露地表，若防護不及時，在雨水的沖刷下，易產生較大的水土流失；同時，基面和基礎挖方棄土堆積在基面附近，不僅增加了基面的附加壓力，造成基礎基坑產生崩塌和塌方[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，均應盡量考慮不降或少降基面，直接開挖基坑。當前，基面設計中提出對四個塔腿分別進行降基、平基的概念，在考慮施工作業面以及邊坡穩定后，塔基基礎應形成四個小基面，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，比較經濟適用。

4 結語

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

（2）隨著環保理念的不斷深入，對塔腿、基礎和基面的設計處理思路為：在測出塔位及保護范圍內帶有等高線的平面圖，綜合采用鐵塔的高低腿、深埋基礎，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，應該從設計的源頭著手，從塔腿、基礎和基面設計的源頭入手，先進的設計可以大大減少工程在施工過程中產生的水土流失，既保護了環境，又節約了水土流失防治資金。

[1]黃滿長．送電線路全方位長短腿鐵塔設計研究[J]．電力勘測設計，2004，(1)：59-63．[2]劉志權．山區送電線路鐵塔基礎施工[J]．電力建設，2008，29(4)：98-99．

[3]尹曉靜，魏建群．輸電線路工程水保方案編制技術問題淺析[J]．水土保持應用技術，2008，(3)：40-42．

[4]楊帆．淺談輸電線路桿塔基礎施工方案的優化[J]．廣東科技，2008，(8)：114-115．

[5]電力行業電力規劃設計標委會．DL/T5219-2005架空送電線路基礎設計技術規定[S]．北京：中國電力出版社，2005．

[6]秦慶芝，于泓，張益國,等．輸電線路不等高基礎設計及試驗研究[J]．電力建設，2008，29(12)：26-30．

[7]劉慎之．淺談高低腿鐵塔的基礎設計[J]．電力建設，2001，22(8)：18-20．

[8]劉逸敏．人工挖孔樁基礎在山區高壓輸電線路工程中的應用[J]．企業科技與發展，2008，(10)：135-136．

[9]楊家旺．輸變電工程水土流失規律研究及防治對策[D]．武漢：華中農業大學，2001．

[10]劉生奎．750kV永白輸電線路桿塔及基礎設計中的環保措施[J]．電網與清潔能源，2012，28(4)：52-56．

[11]王高益．輸電線路的環保設計[J]．四川電力技術，2007，30 (5)：52-54．

[12]王衛．輸電線路桿塔及基礎設計中的環境保護措施[J]．西北水利發電，2005，21(Z1)：25-26．

[13]王向暉，王建華，王健,等．750KV西寧～永登同塔雙回輸電線路工程建設水土保持監測評價[C].第四屆全國水土保持生態修復學術研討會論文匯編．北京：中國水土保持學會，2011：57-65．

2017-02-22）

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