浅谈湿陷性黄土地区输电线路设计

高敏

摘要：湿陷性黄土地区输电线路基础，应根据地基土的湿陷性等级、杆塔分类，塔位的地形及汇水情况等，因地制宜采用安全可靠、经济环保且施工方便的基础型式及防护措施，确保线路安全运行。

关键词：湿陷性；黄土地区；输电线路；基础设计

我国湿陷性黄土主要分布在山西、陕西、甘肃的大部分地区，河南西部和宁夏、青海、河北的部分地区，此外，新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区和山东、辽宁、黑龙江等省，局部地区亦分布有湿陷性黄土。湿陷性黄土在一定压力下受水浸湿，土结构迅速破坏，并产生显著附加下沉。这种特性会造成地基沉降、倾斜，严重影响输电线路的安全和使用，因此在线路设计时必须采取必要的措施来防止，或消除它的湿陷性。

1.湿陷性黄土的特点

黄土是一种在第四纪时期形成的黄色粉状土。经过季风的搬运和堆积，未经次生扰动，而由风以外的其他成因堆积而成。黄土与粘性土的物理特性有明显的不同，黄土容重小、无层理，主要颗粒成分为粉土。

湿陷性黄土除了具备黄土的一般特征外，粒度成份以粉土颗粒为主，约占50%以上，具有肉眼可见的孔隙，它呈松散、多孔结构状态，孔隙比很大，天然剖面上具有垂直节理，含可溶盐（碳酸盐、硫酸盐类等）较多，是一种7非饱和的欠压密土，在天然湿度下，其压缩性较低，强度较高。

2.黄土发生湿陷性的原因

外界条件：

黄土在一定压力（土自重或自重压力和外压力）作用下，受水侵蚀后结构迅速破坏而发生的显著下沉现象。受水侵蚀的基本情况如下：

1）管道或水池漏水；

2）地面积水、生产和生活用水等渗入地下；

3）灌溉渠和水库的渗漏；

4）地下水位上升。

内在原因：

1）长期的干旱或半干旱是黄土形成的条件；

2）粗粉粒为主体骨架的多空隙结构形成；

3）遇水即降低或消失的土颗粒间的凝聚力。

黄土受水浸湿时，结合水膜增厚锲入颗粒中，骨架强度随着降低，土体在上覆土层的自重压力或附加压力与自重压力共同作用下，其结构迅速破坏，土颗粒滑向大孔，粒间孔隙减少。这就是湿陷现象的内在过程。

3.湿陷性黄土的危害

湿陷性黄土对工程建设的危害十分严重。由于黄土的湿陷性变形下沉速度快、沉降量大，很容易引起输电线路杆塔基础的不均匀沉降，从而导致上部结构倾斜、变形，甚至还可能发生整塔倾覆或脆性破坏。如果基面散水处理不到位，当基面出现积水时，容易造成黄土边坡坍塌、或塔基周围出现落水洞。

4.湿陷性黄土的地质线路设计方法

目前，处理湿陷性黄土地段的线路设计大致可归纳为以下几个方面考虑：

1）合理的选择塔位

①当线路工程无法避免经过湿陷性黄土地区时，应尽量将塔位选择在非自重湿陷性黄土地基上。非自重湿陷性黄土在自重作用下遇水不会湿陷或者湿陷量较小，对铁塔的基础影响较小。

②应将塔位选在山顶较平坦处，植被较多处，避开地势较陡的山坡以及植被稀少的地段。

③应避免塔位选在新近堆积的松散的黄土地基上。

④对于地面坡度较大、植被稀疏的地段，受暴雨等气候影响，易造成奇峰、陡壁、溶洞、陷穴、天生桥等微地貌，塔位选择时应考虑避开该类地段。

⑤严禁将塔位选在地势低洼、冲沟等一些在雨季易汇水的地段。

2）合理的选择基础形式

在湿陷性黄土地区，为了防止或减小湿陷，最重要的是对地基进行处理，而基础则仍可采用常规基础型式，但在施工时则要尽量避免破坏湿陷性黄土的原状结构。现对可采用的基础型式及其一般特点进行对比分析如表2。对于湿陷性黄土地质，板式基础经济性最优且施工安全风险小，对于地形平缓的塔位应优先采用。但对于丘陵、山地塔位，采用大开挖基础对环境破坏大，尤其在干旱地区更为严重，而且大量施工余土置放不当容易造成滑坡等地质灾害影响塔位边坡稳定。另外，大开挖基础对基坑回填质量要求高，回填土压实不够或散排水不到位更易导致积水以及渗入基底引起基础下沉。

3）对湿陷性黄土地区杆塔地基处理措施

考虑输电线路具有塔位分散且互相独立、交通运输条件普遍较差等特点，应根据实际情况并结合以往设计、运行经验，从安全性、经济性、施工方便性等方面综合考虑，因地制宜选择基础型式及防护措施等。针对湿陷性黄土地基，目前较常采用的地基处理措施主要有垫层法、强夯法等，表1对其作用原理及对输电线路的适用性进行比较分析。

通过以上分析，湿陷性黄土地区的输电线路推荐采用灰土垫层（一般采用灰、土体积比为2：8）进行地基处理，此方法由于采用人工作业，不需要专用设备，适用于各种地形条件，且对各级别黄土湿陷性均有较好的处理效果。灰土垫层坚固耐用，施工简便，造价低廉。特别是在我国广大的湿陷性黄土地区，采用灰土垫层(或灰土基础)不仅可改善黄土地基的受力状况，更重要的是它有较好的抗水防渗能力，能够抵御湿陷性黄土地基湿陷变形，因而得到了广泛的应用。

同时需做好散排水措施。通常做法是根据雨水来源及水流方向，在塔位上方适当位置设截水沟，将水流引向基础保护范围以外，并在基面做自然散水坡，保证不积水。对于湿陷较为严重防水处理不能满足要求时，可根据实际情况单独采用某种或同时采用多种防护措施。

5结论

湿陷性黄土分布较广，而且输电线路杆塔的结构有它的特殊性，它不同于民用建筑及厂房结构，所以不能照搬工民建对湿陷性黄土地基的一些处理方法。根据输电线周边环境，具体问题具体分析。合理的选择塔位，同时尽量选择原状土基础，如湿陷性地基较高地段可选择换填2：8灰土垫层，同时也可结合防水层的处理方案效果更好。并根据地形做好排水。以上措施是经过我院多年设计经验总结，具有较长时间的运行经验，是一种既经济又可靠的湿陷性黄土的防范措施。

参考文献：

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[3]丁明.浅谈湿陷性黄土地基基础设计[J].科技信息,2013(16):358-358.