閆芳芳

（中國能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測設(shè)計院有限公司.山西太原030001）

1 引言

本文針對輸電線路跨度大、塔位分散等特點，結(jié)合采動影響區(qū)的變形特點以及發(fā)展規(guī)律，針對不同的工程情況采取合理的處理措施，確保線路的可靠運行，提高工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2 采動影響區(qū)的坍塌特點

煤礦采動影響區(qū)的沉陷是指煤礦開采后留下大面積采空面及巷道，礦體上覆蓋巖層失去支撐，周圍巖體失去原來的平衡狀態(tài)，隨之產(chǎn)生彎曲或斷裂、坍塌，導(dǎo)致地面沉降、塌陷。采動影響區(qū)地表變形可分為兩種移動和三種變形。

煤礦開采后6～8個月一般為沉降活躍階段，沉降量在第一年可達(dá)到沉降總量的75%，第二年的沉降量為沉降總量的15%，第三年的沉降量為沉降總量的5%。開采后3年時間一般可完成95%的沉降量，對不同的礦區(qū)，其上述系數(shù)是不同的，即使同一礦區(qū)的不同的開采深度，系數(shù)也不同。還有其它許多因素都對系數(shù)有影響。盡管如此，它仍然給工程實施提供了參考。

3 采動影響區(qū)對輸電線路的影響

采動影響區(qū)對輸電線路的影響主要有三個方面：一是地表下沉引起的垂直沉降的影響，二是地表水平位移帶來的影響，三是山體滑坡造成地形傾斜帶來的影響。垂直沉降帶來的主要后果是導(dǎo)致線路對交叉跨越的凈空距離不足。水平位移會導(dǎo)致原有線路轉(zhuǎn)角發(fā)生變化和對邊坡或其他設(shè)施的距離不足。傾斜對輸電線路的影響嚴(yán)重的會導(dǎo)致絕緣子串傾斜、導(dǎo)地線斷股甚至倒塔。

線路通過采動影響區(qū)的處理措施及原則

在通過煤礦采動影響區(qū)時，根據(jù)輸電線路的設(shè)計和運行經(jīng)驗，處理煤礦區(qū)采取以下措施：

3.1 線路路徑的選擇

①線路路徑盡量選擇在地勢較為平坦的地段，特別應(yīng)當(dāng)避開陡峭的山坡地段。山區(qū)走線時，宜選擇在山梁中間及山梁頂處。

②線路路徑盡量避讓采深采厚比小于30的區(qū)域，避免塔位落在地表發(fā)生劇烈變形或出現(xiàn)陷坑的區(qū)域。

③路徑盡量選擇在開采后3年以上的礦區(qū)，使塔位位于趨于穩(wěn)定的采空區(qū)。

④有條件時，線路路徑盡量沿主巷道，或留有煤柱的建筑物（構(gòu)筑物）附近通過。

⑤塔位盡可能避開采空區(qū)的不均勻變形的邊緣地帶，盡量將塔位放置在沉降盆地中間地帶的均勻下沉區(qū)。

3.2 桿塔選型

選用自立式鐵塔，杜絕采用帶拉線鐵塔。拉線鐵塔占地面積大，地基發(fā)生沉降時主柱和拉線容易產(chǎn)生垂直變位，拉線塔主要靠拉線支撐，一旦鐵塔柱身基礎(chǔ)發(fā)生下沉，拉線隨即退出工作，極易造成倒塔。自立式鐵塔根開小，兩腿之間垂直變位相對小，抵御下沉能力較強(qiáng)。

3.3 基礎(chǔ)選型

使用配有鋼筋的柔性鐵塔基礎(chǔ)。由于它配有鋼筋，柔性較大，抗變形能力強(qiáng)，不易斷裂，總體抗地基變形能力強(qiáng)。并且基礎(chǔ)自重輕，從而減小對地基的下壓力，同時運維單位便于對基礎(chǔ)進(jìn)行調(diào)整扶正，減小調(diào)整扶正的重量，確保基礎(chǔ)自身的強(qiáng)度和完好性。

3.4 基礎(chǔ)處理

①當(dāng)煤礦采區(qū)采厚比大于100，采用正規(guī)采礦方法，頂板巖層無地質(zhì)構(gòu)造破壞，地表移動和變形呈現(xiàn)連續(xù)和有規(guī)律的狀態(tài)，一般無明顯裂縫，區(qū)內(nèi)地表下沉均勻，在此區(qū)域走線立塔可采用加長底腳螺栓的方法處理?；A(chǔ)一旦出現(xiàn)不均勻沉降，可通過加長底腳螺栓墊板進(jìn)行調(diào)整扶正，鐵塔基礎(chǔ)主柱上的底腳螺栓的外露絲扣長度一般應(yīng)加長100～200㎜。

②當(dāng)煤礦采區(qū)采厚比小于100，為避免及減少基礎(chǔ)間的水平和垂直位移，在基礎(chǔ)底面設(shè)置一鋼筋混凝土大板，混凝土大板上下配筋，以抵抗由于不均勻沉降在大板上產(chǎn)生的彎矩。為方便基礎(chǔ)頂推復(fù)位，減小摩阻力，在大板與基礎(chǔ)之間鋪設(shè)砂卵石墊層。同時加長底腳螺栓，為出現(xiàn)垂直位移時進(jìn)行調(diào)整。

對于基礎(chǔ)根開較大的桿塔，可采用中空式防護(hù)大板，以節(jié)約鋼筋混凝土用量，同時可減少土石方開挖量，降低對環(huán)境的破壞。

③對于采空區(qū)埋藏深度特別淺（約10～20m），可采用樁基礎(chǔ)穿過塌陷層直到礦洞下部完整穩(wěn)定的基巖上的處理方案。

3.5 地基處理

對采取基礎(chǔ)處理措施后仍不能滿足穩(wěn)定性要求的塔位應(yīng)進(jìn)行地基處理。地基處理方案主要有以下兩種：

①干砌支撐法：適用于頂板尚未塌陷、需回填空間較大、埋深淺、通風(fēng)良好、具有人工作業(yè)條件，且材料運輸方便的采動影響區(qū)。

②注漿法：對于頂板埋深小或深厚比小于30且沉降已基本穩(wěn)定的區(qū)域，可采用壓力注漿進(jìn)行地基加固，提高地基土的整體性，確保塔位地基不再發(fā)生過大變形。

3.6 緩沖溝

緩沖溝能有效吸收地表水平壓縮變形，大大減少地表土體對基礎(chǔ)埋入部分的壓力，也可以減少水平變形對基礎(chǔ)底面的影響。

緩沖溝設(shè)置的位置應(yīng)考慮地表壓縮變形的方向與輸電桿塔主軸的關(guān)系。緩沖溝深度一般可?。?.3～1.6）倍基礎(chǔ)埋深，溝底寬一般取 0.6～1.2m，緩沖溝的邊緣距輸電桿塔基礎(chǔ)外側(cè)1.5～2.0m。

圖1 地表變形緩沖溝

設(shè)置緩沖溝時，溝內(nèi)應(yīng)填充爐渣等松散材料，溝頂鋪設(shè)一層厚度不小于300mm的粘土防水層以防溝內(nèi)積水（見圖1）。充填材料應(yīng)定期檢查，發(fā)生壓實應(yīng)及時更換。

4 采動影響區(qū)內(nèi)線路的運維

采動影響區(qū)發(fā)生沉降或塌陷可能導(dǎo)致輸電線路倒塔、斷線、電氣安全距離不足等情況，對線路安全運行影響較大，并且桿塔糾偏工作量大，線路運維單位應(yīng)未雨綢繆，提前做好采動影響區(qū)運檢方案和事故應(yīng)急處理預(yù)案。

①運維單位應(yīng)建立采動影響區(qū)輸電線路技術(shù)檔案，并做好采動影響區(qū)事故應(yīng)急處理預(yù)案。

②運維單位應(yīng)與礦產(chǎn)單位建立長效協(xié)作機(jī)制，實時跟蹤采動影響區(qū)范圍內(nèi)的礦區(qū)開采情況，并根據(jù)開采情況實時調(diào)整運維方案。

③加強(qiáng)采動影響區(qū)鐵塔變形監(jiān)測和運行管理是保證線路安全穩(wěn)定運行的重要措施。采動影響區(qū)內(nèi)的輸電線路宜采取人工定期監(jiān)測和地面測量+在線監(jiān)測的運維方案。

5 桿塔糾偏措施

鐵塔結(jié)構(gòu)基本為對稱彈性鋼結(jié)構(gòu)，采用螺栓鉸結(jié)連接，具有先天抗不均勻沉降的能力，容易修復(fù)，而且采動影響區(qū)變形都有穩(wěn)定的過程。根據(jù)以往運行經(jīng)驗表明鐵塔基礎(chǔ)在一定范圍內(nèi)發(fā)生沉降時，鐵塔可以依靠自身構(gòu)件內(nèi)力的重新分配，承擔(dān)一定的傾斜或變形，而不會對線路造成大的安全隱患。

當(dāng)桿塔發(fā)生傾斜時，運維單位應(yīng)結(jié)合桿塔傾斜量及變化速度等情況，適時設(shè)置臨時拉線和調(diào)整導(dǎo)地線線夾等措施，以緩解桿塔傾斜對輸電線路的影響。在基礎(chǔ)沉降大致穩(wěn)定后，對事故桿塔進(jìn)行整體穩(wěn)定性評價，確定桿塔糾偏方案，避免在線路發(fā)生小的沉降初期就去糾偏而作無用功。

桿塔傾斜不滿足安全運行要求時，可采取下列措施對桿塔進(jìn)行糾偏。

當(dāng)由于地基下沉引起基礎(chǔ)不均勻沉降差在地腳螺栓調(diào)節(jié)范圍內(nèi)時，可采用加長地腳螺栓調(diào)整鐵塔傾斜，即在塔腳板下墊鋼板，實現(xiàn)桿塔調(diào)平。

圖2 鋼墊板安裝示意圖

圖3 塔腳改造示意圖

當(dāng)基礎(chǔ)沉降差超出底腳螺栓調(diào)節(jié)范圍時，為了進(jìn)一步提高調(diào)整范圍，可采取更換塔腳板的方法對桿塔進(jìn)行糾偏。調(diào)整更換后的塔腳應(yīng)在高度上有所提升（如圖3所示），提高高度H為不均勻沉降的沉降值。

采用防護(hù)大板基礎(chǔ)可以增強(qiáng)鐵塔4個基礎(chǔ)間的剛度，使得基礎(chǔ)沉降趨于同步，但并不能完全避免或消除地面沉降對鐵塔的影響。地面沉降的不一致，就會造成鐵塔基礎(chǔ)間的相對位移（水平位移和垂直位移）。對于水平位移一般采用對基礎(chǔ)周邊挖開后，采用千斤頂回頂使基礎(chǔ)復(fù)位；對于垂直位移，可采用加長底腳螺栓或者更換塔腳板的措施扶正桿塔。

對于塔位周圍由于沉降引起的地面裂縫，雖不會對塔基安全造成直接影響，但雨水順裂縫下灌可能會造成塔基附近邊坡失穩(wěn)，對于濕陷性黃土塔基可能還會造成基礎(chǔ)沉降，故應(yīng)適時對塔位周圍一定范圍內(nèi)的裂縫進(jìn)行回填夯實。

6 結(jié)束語

輸電線路經(jīng)過采動影響區(qū)，詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查和收資、掌握煤礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、采空現(xiàn)狀、塌陷規(guī)律是關(guān)鍵。根據(jù)已運行線路的設(shè)計和運行經(jīng)驗，上述原則和措施針對性強(qiáng)，實踐證明切實有效，經(jīng)濟(jì)效益明顯。