架空输电线路采动影响区处理措施研究

架空 输电线路采动影响区 处理措施研究

任传胜 王钦峰

中国能源建设集团 新疆电力设计院有限公司 ，新疆 乌鲁木齐 830002

【摘要】 通过对采动影响区采深采厚比分析，总结了采动影响区架空输电线路的设计原则，提出了基础选型设计、杆塔与基础连接、地基处理及交运后监测等处理措施，为类似地区的输电线路工程提供了参考。

【关键词】 输电线路 采动影响区 基础选型 地基处理

1 引言

随着我国经济社会发展，电网建设也得到了很大发展，架空输电线路经过采动影响区的情况不断出现。采动影响区是指矿产开采后，地表出现变形的区域。由于采动影响区内地表的沉降、塌陷，将造成采动影响区内输电线路杆塔倾斜或破坏。因而保证采动影响区内杆塔和基础的安全、稳定，是其设计的重点。

为了保证输电线路的正常运行，在选线阶段宜避让采动影响区，应避让露天开采及开采深度较浅的区域。当采动影响区面积较大、线路路径单一，难以避开采动影响区时，本文建议应从四方面采取措施。

2采动影响区主要设计原则

采深采厚比是表征采动影响区地表稳定性的一般性指标，是煤层的埋深与煤层厚度的比值。结合以往工程经验，经综合技术经济比较采动影响区主要设计原则如下：

(1) 采深采厚比小于30的地段，一般不建议线路通过，如必须通过，应评价塔位的适宜性。

(2) 当开采方式为巷道式，采深采厚比在30～100范围内，宜采用钢筋混凝土板式基础、基础底面设置防护大板，并增加地脚螺栓外露长度¹。

(3) 当开采方式为巷道式，采深采厚比大于100小于150时，宜采用钢筋混凝土板式基础，并增加地脚螺栓外露长度；采深采厚比大于150时，可仅增加地脚螺栓外露长度。

(4) 当开采方式为巷道式，开采厚度3m以内，回采率低于30%，采深采厚比大于50，顶板岩层无地质构造破坏时，宜采用钢筋混凝土板式基础，并增加地脚螺栓外露长度。

(5) 当开采方式为长壁式，采深采厚比在150以内，宜采用钢筋混凝土板式基础、基础底面设置防护大板，并增加地脚螺栓外露长度。

(6) 当开采方式为长壁式，采深采厚比大于150小于200时，宜采用钢筋混凝土板式基础，并增加地脚螺栓外露长度，采深采厚比大于200时，可仅增加地脚螺栓外露长度。

(7) 对于矿层顶板岩层松散的特殊地区，应进行地基稳定性专项评价，基础处理措施可参照上述规定做相应的调整。

3基础选型设计措施

根据采动影响区特点，基础的选型应满足下列规定：

(1) 宜采用独立的直柱式钢筋混凝土板式基础；

(2) 不应采用斜插式基础；

(3) 不宜采用原状土基础

采动影响区中杆塔基础选型应在满足正常设计条件的同时，还应考虑抵抗一定程度的地基变形。由于地基变形有垂直沉降、水平偏移和倾斜三种情况，以此要求所选基础型式应能满足抵抗这三种变形(一定程度的)的能力。

防护大板基础上部为4个独立的直柱柔性基础，下部为配有钢筋的混凝土大板，如图3.1和3.2所示。工程经验表明这种基础能够在一定程度上抵消采动影响区垂直沉降、水平偏移和倾斜三种地基变形所带来的影响。其工作机理如下：大板上、下层配置的钢筋可以抵抗由于不均匀沉降所产生的弯矩；基础与大板之间铺垫卵石加砂垫层，使基础与大板之间易于滑移，一方面降低地基变形后基础和杆塔的附加应力、避免破坏，另一方面也便于基础滑移后调整复位。

图3.1 防护大板基础结构示意图 图3.2 防护大板基础实景图

4杆塔与基础连接措施

为了抵抗由于地基沉降和基础位移给铁塔带来的附加内力，地脚螺栓的强度要留有一定储备，建议采动影响区塔位地脚螺栓提高一个规格，并增加地脚螺栓外露长度。铁塔若发生沉降、倾斜、不均匀沉降等现象时，可以调整铁塔与基础之间的连接部位，使铁塔在一定范围内扶正和复位。

具体采用增加地脚螺栓外露长度＋钢垫板的措施。基础主柱上的地脚螺栓外露丝扣长度增加不小于150mm，一旦地基下沉引起基础不均匀沉降，可以先将地脚螺栓放松，利用千斤顶顶升塔腿，调平后在塔脚板下垫钢板，实现铁塔调平。钢垫板厚度可系列化，一般采用8mm、10mm、12mm、14mm、16mm、20mm等，以适应不同的沉降量，多层使用时可垂直调向进行插垫，钢垫板安装示意图见图4.1。

图4.1 钢垫板安装示意图

5 地基处理方案

当线路路径无法避让开采深度浅、采动影响地表变化大的区域时可采用注浆充填法和干砌支撑法对地基进行处理。

(1) 注浆充填法

采动影响区地基处理采用浅层高压喷射注浆法和采动影响区压力灌浆及覆岩离层注浆法，具体做法如下：

① 浅层高压喷射注浆

采用高压喷射注浆方式加固浅部第四纪覆盖层，在杆塔基础下部一定范围形成统一整体刚性地基，加固深度可以通过数值模拟计算得出。

② 采动影响区压力灌浆及覆岩离层注浆

在铁塔基础钻孔后，通过钻孔向铁塔基础或需要加固的采动影响区和岩石松动区灌注水泥浆；或钻较大孔径的孔后，通过钻孔向未跨塌的采动影响区和岩石松动区灌注流沙、粉煤灰或砂石混合料。

(2) 干砌支撑法

除了注浆充填法，还可采用非注浆充填法，具体方法如干砌石法、浆砌石法、井下回填法、开挖回填法、钻孔干、湿料充填法。

6 交付运行后的措施

鉴于采动影响区地形变化的突然性和随机性，及时发现不良变形隐患，快捷、可靠地监测杆塔变形状况显得尤为重要。仅靠运行人员间断性巡线观测时不能做到相关数据的准确性及实时性，因此有必要为杆塔安装智能化的数据监测装置（现阶段主要监测铁塔倾斜）。智能化数据监测装置可以实时监测杆塔变形并及时准确地反馈相关数据，可以及早发现隐患，为运行人员及时排除故障提供可靠依据。

7结语

合理的基础选型和地基处理是采动影响区处理的关键。增加地脚螺栓长度、钢筋混凝土板式基础和防护大板是有效的基础措施。开采深度浅、采动影响地表变化大的区域可采用注浆充填法和干砌支撑法进行地基处理。在以上措施的前提下，加强运行监测可以很好地保证线路的安全运行。

参考文献

1.《采动影响区架空输电线路设计规范》 (DL/T 5539-2018) (中国计划出版社)

作者：任传胜 1983.5月生 硕士 一级注册结构工程师 一级建造师 现从事高压输电线路杆塔及基础结构设计工作

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