重庆地区岩溶地质条件下架空输电线路地基处理方案探讨

陈 焰，王新宽，陈风樵， 孙安黎，王金鑫

(重庆电力设计院有限责任公司，重庆 401121)

重庆地处西南山区，其岩溶地质分布广、发育程度较为强烈，工程中较常遇见，对电网建设有较大影响。岩溶地质具有较大的隐蔽性和不确定性，且架空输电线路通常山高路远、交通不便，因此岩溶山区的架空输电线路工程勘察一直是个难题，在勘察阶段无法确认岩溶是否存在，这经常导致设计变更量大，施工处理困难，周期长，费用高，争议大。如何处理岩溶地基问题，一直是电网建设工程的一大难点和痛点。本文总结了笔者多年来在重庆地区进行岩溶山区勘察设计的经验，在此基础上提出了岩溶山区路径及杆塔场地的选择原则，给出了岩溶勘察设计的解决思路和典型处理方式，可作为在类似地质条件下进行工程勘察设计工作的参考。

1 岩溶地质主要特点及勘察设计思路

1.1 概念

广义上的岩溶包括岩溶作用及其所产生的岩溶现象，一般指的是岩溶类型及其对工程的影响。岩溶类型可分为宏观类型和微观类型。宏观岩溶类型一般包括溶蚀洼地和漏斗、落水洞和竖井、溶洞、暗河、土洞等；微观岩溶包括溶沟槽及溶蚀裂隙等。

1.2 地质特点

1.2.1 岩溶地质的不确定性

岩溶发育在宏观上具有一定的规律性，但在微观形态上千变万化，具有极大的不均匀性和不确定性。岩溶发育情况以目前的勘察手段难以精准查明，即使在发育等级最高的岩溶场地，也存在发育程度相对微弱的“安全岛”。在目前的电网工程勘察设计工作中存在以下困难：架空输电线路交通不便；勘探机具运输困难；场地缺水少电；塔位基础量少而勘察范围广；山区钻探耗时耗力，一基塔一般需3～5天甚至更长时间，钻探的投入与产出比不高，也不能满足线路工程塔位选择动态调整的需要。加之其他土木工程应用的勘察手段难以应用到线路工程上，更加增加了岩溶地质的不确定性。

发育在地下的、不直接可见的岩溶现象，主要有地下溶洞、溶隙等。隐伏岩溶可能直接影响塔位(地基)的稳定性。因此，查明隐伏岩溶的特征及分布是岩溶地区岩土工程勘察的重点和难点。

1.2.2 线路走廊可调性

一般意义上架空输电线路走廊方案不是唯一，是有多方案的。对路径方案进行细微调整，技术经济上的差异性表现并不明显，因此可以设置转角塔偏离原有路径，避开岩溶发展地段。

1.2.3 杆塔位场地可调性

架空输电线路是典型的点状(也就是塔位)支撑的线性(也就是路径)工程，输电线路的支撑点具有可移动性，因此杆塔位场地具有可调性[1]。

1.3 主要勘察设计思路

1)岩溶地区架空输电线路工程首先遵循“以避为先”原则。一般而言，山区架空线路路径选择具有较大的自由度，而塔位选择的自由度更大。因此一般在架空线路工程的勘察设计阶段，架空线路路径选择应尽量避开岩溶发育区，以避免施工实施阶段对前置阶段未探明岩溶进行处理。

2)在大范围密集分布的岩溶发育区段内，架空线路路径难以避让，岩溶难以充分查明。勘察设计阶段应以围绕寻找岩溶发育相对微弱的“安全岛”为主，避开岩溶发育较强烈的地方。

3)施工实施阶段应采用信息法施工[2]，根据开挖后验槽情况来展开相应的补充勘察工作，做到动态设计。在勘察设计施工过程中，勘察人员应与设计人员、施工人员紧密配合，相互沟通，合理选择设计方案，及时跟踪关键和重点地段塔位的建议措施是否落实。在施工过程中实施监测，及时反馈，分析校核设计与施工参数，持续指导后续的设计和施工。

4)根据工程优化原则，进行多方案比选。一方面是路径调整与地基处理的比选，另一方面是地基处理方式的比选。

2 岩溶处理典型方案

2.1 “避”

“避”即避让，是岩溶地区杆塔定位及基础处理的最基本方法。贯穿整个工程建设的全流程，不论是在可研、初设、施工图设计阶段，还是在施工实施阶段皆是如此。

可研和初设勘察通过收资、地质调查等手段，使路径方案尽量避开岩溶发育地段；终勘定位时通过地质调查与测绘、物探及钻探等综合手段避让对塔基有影响的岩溶地段；施工开挖时，若发现对基础有影响的溶洞、溶蚀裂隙等，仍可优先考虑避让措施。一般而言，在初步设计时应尽量避开岩溶发育区，进而可避免在勘察设计阶段需考虑溶洞处理的情况。在施工中，如果发现有隐伏岩溶情况，一般都选择调整塔位。若因其他因素无法调整，才选择就地处理，处理方式一般采用回填、换填、桩基穿越等，也可采用梁、板式跨越，这些措施实施简单，适用于线路工程。

避让方式通常采用路径微调、基础错根开即“翻跟开”、前后移动或转角塔避让。

如重庆渝东南的220 kV张家-秀山线路工程，线路经武隆区、彭水县、酉阳县至秀山县，共计140 km，沿线岩溶地质较多，线路在可研设计时通过收资、地质调查等手段，使路径方案尽量避开岩溶发育地段，在施工过程中遇到少部分塔位基础处于岩溶地质发育处，采用基础错根开即“翻跟开”、前后移动或转角塔避让。此措施取得了较好效果，现在已经投运多年，运行良好。

2.2 “补”

“补”即镶补、嵌塞、换填。在施工过程中若发现溶洞，一般根据其规模大小采用毛石或混凝土进行回填；对于开挖发现的溶沟槽或较大的溶隙，一般是采取清除充填物，用混凝土回填捣实的方法。

对于小型的溶蚀裂隙、溶洞等，可挖除其中的软弱充填物，回填碎石、块石、素混凝土、毛石混凝土或细石混凝土等，以增强地基的强度和完整性。

“补”实施方式一般有完全填充和部分填充。

完全填充针对裂隙、溶洞较小可采用镶补、嵌塞的方式，通常换填工程量较小的工程可采用完全填充的方式，如图1所示。

图1 完全填充

对于溶洞较大，镶补、嵌塞、换填工程量较大的，常常采用部分填充方式，先用片石(毛石)砌筑挡墙，分隔划分洞口，填充块石混凝土，减少工程量， 如图2所示。

图2 部分填充

对于溶洞较浅的采用大开挖板式基础的塔位，一般底部采用块石混凝土回填的方式，板式基础上部采用土石回填(分层碾压夯实)的方式，如图3所示。

图3 大开挖板式基础

如重庆东北的220 kV聚宝-城口线路工程，线路经开县、城口县，共计70 km，沿线岩溶地质较多较发育,施工处理中采用“补”的方式处理了15基铁塔，现已投运8年，运行良好。

2.2 “跨”

“跨”即跨越：用“梁”或“板”跨越溶洞，即跨越法[3]。对于洞径较小、溶蚀纵向发育、洞顶周围岩土条件较好的溶洞，可以采用大板跨越的方式，见图4；当溶洞宽度较大时，可以采用梁式跨越的方式，见图5。

图4 “板”跨越

图5 “梁”式跨越

位于重庆武隆区银盘的220 kV线路工程，某转角塔基础处于较大溶洞内，由于前后塔基础已经浇筑，无法采用避让措施，于是采用梁式跨越方式处理，避免了避让线路引起的较大设计变更，以及产生较大报废工程量，使工程造价得以合理控制。

2.3 “穿”

“穿”即穿越，当溶洞较深较大或溶洞多层发育时，用桩穿越溶洞，桩端置于溶洞下相对完整岩体之中，如图6所示。

图6 桩穿越

位于重庆市武隆区浩口的220 kV线路工程，某转角塔基础处于较大溶洞内，由于前后塔基础已经浇筑，无法采用避让措施，在探明溶洞确切大小、发育走向后，采用桩穿越方式处理，避免较大回填土石方，缩短了工期，工程得以如期投运。

3 不同建设阶段解决不同工程问题

岩溶地区最突出的问题是地基稳定性问题和不可预见的岩溶地基处理问题。一般采用信息法施工手段，在施工阶段通过加强工代服务来解决，并取得缩短工期、降低费用等效果。

因此，在勘察设计阶段主要解决整体场地稳定性问题和绝大部分塔位的地基稳定性问题；在施工阶段主要解决不可预见的岩溶地基处理问题。若做到上述两点，在运行阶段就基本不会存在因岩溶导致的安全隐患。

4 结论

岩溶发育在宏观上具有规律性，在微观上无规律性。在架空输电线路建设中，限于现场条件，查明岩溶地区的隐伏岩溶的特征及分布更为困难。这就要求工程施工中充分运用信息法施工手段。

在勘察设计阶段无法解决所有岩溶地质问题，不同阶段应逐步揭示场地岩溶问题的实质，解决不同的问题。在勘察设计阶段需要解决场地稳定性和绝大部分塔位地基稳定性问题；少量的塔位地基稳定性问题和不可预见的岩溶地基处理问题，可在施工阶段解决。

一般架空输电线路处理方式有“避”“补”“跨”“穿”等几种方式，在实际工程处理中，应根据工程优化原则，进行多方案综合分析比较，一方面是路径优化与地基处理的技术经济比选，另一方面是地基处理方式的技术经济对比分析，最后确定最优的处理方案。