宁夏南部湿陷性黄土区杆塔地基的处理措施及应用

马叶

【摘 要】 随着我国国民经济的快速发展，电力工业的进步日新月异。电网建设方面需要更高电压等级的输电技术，以便使我国的资源开发更为合理，所以发展特高电压直流输电是必要的，是符合国家和社会需要的。输电线路中地基处理费用在整个工程费用中占有较大的比重，合理、安全、经济的地基处理措施，可以有效的控制工程造价，缩短工程建设周期，延长工程的合理寿命，保证可靠的线路运行安全，降低对自然环境的破坏，实现资源效益的可持续发展。

【关键词】 湿陷性黄土；受水浸湿；下沉；隔水；排水；灰土垫层

【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）输电线路中地基处理费用在整个工程费用中占有较大的比重，合理、安全、经济的地基处理措施，可以有效的控制工程造价，缩短工程建设周期，延长工程的合理寿命，保证可靠的线路运行安全，降低对自然环境的破坏，实现资源效益的可持续发展。

（2）宁夏南部地区为湿陷性黄土地区，湿陷等级以Ⅲ～Ⅳ自重湿陷为主。根据中国湿陷性黄土工程地质分区略图，固原、西吉、彭阳、海原（东部）、同心等地区均属Ⅱ区，即陇东-陕北-晋西区，因地区土质而异的修正系数β0=1.2。

（3）该地区湿陷土层厚度较大，以10～30m为主，部分地区湿陷土层厚度大于30m；场地湿陷类型以自重湿陷性场地为主，地基湿陷等级为Ⅲ～Ⅳ级。由于该地区湿陷土层较为深厚，地基湿陷等级严重～很严重，地基处理难度大，费用高，已成为该地区开发建设的一大制约因素。

2. 现行规范及技术规定要求

2.1 根据现行《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB 50025-2004）规定，甲类建筑消除地基湿陷量的处理厚度要求：在自重湿陷性黄土场地，应处理基础底面以下的全部湿陷性黄土层；乙类建筑消除地基部分湿陷量的最小处理厚度要求：（1）在自重湿陷性黄土场地，不应小于湿陷性土层深度的2/3，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不应大于150mm。（2）如基础宽度大或湿陷性黄土层厚度大，处理地基压缩层深度的2/3或全部湿陷性黄土层深度的2/3确有困难时，在建筑物范围内应采用整片处理。其处理厚度：在自重湿陷性黄土场地不应小于6m，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量不宜大于150mm；丙类建筑消除地基部分湿陷量的最小处理厚度要求：（1）当地基湿陷等级为Ⅱ级时，在自重湿陷性黄土场地，地基处理厚度不应小于2.50m，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量，不应大于200mm。（2）当地基湿陷等级为Ⅲ或Ⅳ级时，宜采用整片处理，地基处理厚度不小于4m，且下部未处理湿陷性黄土层的剩余湿陷量，不应大于200mm。

2.2 根据现行《架空送电线路基础设计技术规定》（DL/T 5219-2014），黄土地区输电线路杆塔地基处理原则：（1）湿陷性黄土地区基础应根据湿陷性黄土的等级和工程的重要性因地制宜采取地基处理为主的综合措施，防止地基湿陷，做到安全可靠，经济合理。（2）杆塔基础宜远离水浇地、有汇水的地区，避开冲沟、落水洞等位置，宜使塔位位于无汇水或排水顺畅的位置。当塔位位于无汇水的山坡、山梁、山顶等位置时，可不采取处理措施；当塔位位于有汇水的平台、平地、洼地时，应根据线路电压等级、杆塔的重要性及黄土湿陷等级采取不同的处理方式。杆塔地基处理原则可按现行国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）的有关规定执行，但处理范围和深度可适当降低。

3. 黄土湿陷性分析及处理方法

《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB 50025-2004）中定义的湿陷性黄土是指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的黄土；可见，湿陷性黄土产生下沉的条件是受水浸湿，只要保证地基不要受水浸湿，就不會产生显著附加下沉。目前，处理湿陷性黄土的方法很多，大致可归纳为以下几个方面：

（1）进行地基处理，提高地基承载力，减少湿陷性对上部结构的影响；

（2）采取防水措施，隔离发生湿陷的诱发因素；

（3）同时改善上部结构的构造和基础型式，提高结构的抗湿陷能力。

4. 地基处理措施及应用

4.1 送电线路工程同其它建、构筑物相比：具有分散性、独立性、复杂性、运输困难等特点。鉴于以上原因，制定湿陷黄土处理原则时，宜灵活对待：在满足相关规程规范要求的同时，应结合以往工程的设计经验及运行经验，采取适合具体工程的处理原则。既要尽可能降低工程造价，又要简化施工、缩短工期。

4.2 经过湿陷性黄土地区的塔位选择，原则上应尽量避免塔立在湿陷性黄土地基上，如无法避免，应尽可能远离水浇地，有汇水的地区，并且避开冲沟，落水洞等地方，应尽量使塔位立在无汇水或者排水顺畅的地方，如还无法避免，应采取相应措施进行处理。

4.3 湿陷性黄土产生下沉的条件是受水浸湿，只要抓住这个重要条件，综合考虑塔型、地形、湿陷等级和水等主要因素，湿陷黄土的处理问题即可迎刃而解。通常，应主要以防水为主，做好塔位排水，使地基土不受水侵蚀；当防水处理不能满足要求时，可采取相应的地基处理措施。

4.4 地基处理一般采用灰土垫层法。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，是抵御湿陷性黄土地基湿陷变形的良好措施，因而得到了广泛的应用。在西北地区以往的送电线路工程中，有些采用2：8灰土处理的送电线路已经运行了20～30年，从未发生因黄土湿陷而导致基础下沉或塔基歪斜等事故。

4.5 根据《架空送电线路基础设计技术规定》（DL/T 5219-2014录B中表B.1.5规定，对于Ⅱ级非自重湿陷性场地不需要进行处理，因此这里只对Ⅱ级及以上自重湿陷性场地的处理措施进行描述。

4.5.1 位于山坡、山梁、山顶等位置的杆塔。

（1）对位于山坡、山梁、山顶等位置的杆塔，由于自然排水好，一般不易在塔位形成积水情况，地基受水侵蚀的可能较小，故一般不必做灰土垫层。同时推荐采用原状土基础，取代灰土垫层法，必要时应根据现场情况在塔位上方适当位置加设截水沟，将水流引向基础保护范围以外，并在基面做自然散水坡，将基面雨水排向塔位下方。基面散水坡坡度不小于5%、应高出地面300mm，每个塔腿处散水坡的范围需超出基坑坑口1.5m，并不得小于5.0m，且需夯实。散水坡具体做法应以排水畅通、对原始地形破坏少、外表美观为原则，因地制宜、灵活应用，散水坡水流方向应避开冲沟、落水洞等不良地貌及塔腿中心。

（2）需要注意的是，当塔基位于施工或维修道路下方时，切忌山坡汇水沿道路进入塔位，从而导致塔基受水侵蚀。对于此类情况，应避免道路入口直接面对塔位。

4.5.2 位于台阶地位置的杆塔。

4.5.2.1 地形利于自然排水，无汇水的塔位。

对位于台阶地塔位，如果地形利于自然排水，无汇水时，推荐采用原状土基础。由于水渗入地基并与地基湿陷性黄土接触的可能较小，因此不需要对此类地区地基进行处理，但要做好基面散水。

4.5.2.2 地形不利于自然排水，且有汇水的塔位。

（1）对位于台阶地塔位，如果地形不利于自然排水，且有汇水时，基础型式根据具体情况合理选择开挖或者掏挖。

（2）当湿陷等级较低时（Ⅱ级），宜采用2：8灰土垫层法。此垫层法是在基础底板以下采用2：8灰土回填夯实。垫层宽度和厚度按直线塔与转角塔采用不同取值：直线塔垫层每边伸出基础底板边缘1.0m，厚度取1.5m；转角塔垫层每边伸出基础底板边缘1.5m，厚度取2.0m；

（3）当湿陷等级比较高（Ⅲ级及以上）时，采用增设灰土垫层和防水层的处理方案效果更好。无论哪种方法，均要在基面做自然散水坡，以利于基面积水排向塔位外面。

4.5.3 位于平地（非水浇地、无汇水、有少量雨水等）位置的杆塔。

对位于平地有少量雨水汇集的塔位：

当塔位湿陷等级较低（Ⅱ级）时，无需进行地基处理，既可采用掏挖基础，也可采用开挖基础；

当塔位湿陷等级较高（Ⅲ级）时，可在基坑顶部铺设防水层，使用的材料一般为2：8灰土，该防水层地面以下1m位置开始，换以0.5m厚2：8灰土垫层，其上再铺设至少0.6m厚的黄土，防水层范围为每边超出基坑0.5m；

当塔位立在湿陷性等级特别高（Ⅳ级）的地区时，采用灰土垫层和防水层法。

4.5.4 位于平地（水浇地、汇水量大）等位置的杆塔。

（1）对位于平地有雨水和汇水可能的塔位，宜推荐采用大开挖基础，并且采取2：8灰土垫层加防水层处理，除了在基坑顶部铺设防水层外，还应在每个独立基础底面的四周铺设隔水带，以增强其防水效果。

（2）上述各种不同地段杆塔基础部位的黄土地基，无论是采取何种处理措施，都必须进行基面散水处理。

（3）以上湿陷性黄土地基处理措施在我院承接的哈郑高电压线路工程中得到了广泛的应用，并经过4年左右的正常运营，至今运行状况良好。

5. 结语

采用上述多项措施综合处理的垫层法部分消除湿陷性方案即满足了现行规范应根据湿陷性黄土的特点和工程要求，因地制宜，采取以地基处理为主的综合措施，以达到防止地基湿陷对铁塔产生危害的治理要求的基本精神要求，又可同时在具有较高安全保证的前题下，达到安全和经济效益统一的目的。

参考文献

[1] 湿陷性黄土地区建筑规范 GB 50025-2004.

[2] 架空送电线路基础设计技术规定 DL/T 5219-2014.

[3] 电力工程高压送电线路设计手册.

[文章編号] 1619-2737（2018）01-18-637