徐庭馨　孫一杰　程嵐　鄭鈞瀠

［關鍵詞］ 輸變電工程；水土流失；措施；山地丘陵區(qū)；浙江省

［摘 要］ 輸變電工程具有空間跨度大、線路長、擾動點分散、項目區(qū)地貌類型多樣等特點，特別是在山地丘陵區(qū)，輸變電工程建設會造成地表土壤結構和植被的嚴重破壞，急劇增加水土流失。本研究從選址選線、塔基設計、不落地放線技術等主體設計和水土保持工程、植物、臨時措施設計兩方面，探討浙江省山地丘陵區(qū)輸變電工程的水土保持設計，并選取4個具有代表性的山地丘陵區(qū)輸變電工程，分析采取水土保持措施后水土流失防治效果，以期為類似工程的水土流失防治工作提供借鑒。

［中圖分類號］ S157.2［文獻標識碼］ A［文章編號］ 1000－0941（2023）07－0056－04

為落實國家“雙碳”目標，以更加綠色、安全、高效的方式滿足能源需求，浙江省持續(xù)推進能源工程建設。其中，浙江省全力推動電網(wǎng)規(guī)模保持持續(xù)快速增長，“十三五”期間，110 kV及以上變電容量與線路總規(guī)模相較于“十二五”末期分別增長了35%和22%。然而，大規(guī)模的輸變電工程建設也帶來了一系列生態(tài)環(huán)境問題。輸變電工程具有空間跨度大、線路長、擾動點分散、項目區(qū)地貌類型多樣等特點，其產(chǎn)生的水土流失具有歷時短、總體水土流失強度較小、局部點狀水土流失強烈等特點[1]。特別是在山地丘陵區(qū)，地形復雜，植被覆蓋度較高，輸變電工程施工中的“挖、填、棄、平”等活動以及人抬道路、牽張場等建設活動會造成地表土壤結構和植被遭到嚴重破壞，土壤理化性質(zhì)發(fā)生改變，土壤抗蝕性大幅下降，導致水土流失急劇增加。山地丘陵區(qū)輸變電工程建設所產(chǎn)生的水土流失強度通常是自然侵蝕強度的3～8倍[2]。本研究從主體設計和水土保持措施設計兩方面，探討浙江省山地丘陵區(qū)輸變電工程的水土保持設計，依據(jù)地形特點，探討平地塔基、山頂塔基、山脊塔基和山坡塔基的不同防護措施設計，并選取浙西南網(wǎng)架優(yōu)化加強工程、溫州三澳核電500 kV送出工程、金華潘村500 kV輸變電工程、紹興中北部電網(wǎng)優(yōu)化工程4個具有代表性的山地丘陵區(qū)輸變電工程，分析采取水土保持措施后水土流失防治效果，以期為類似地形區(qū)輸變電工程的水土流失防治工作提供借鑒。

1 主體設計中的水土保持設計

1.1 選址選線

輸變電工程的選址選線應避開泥石流易發(fā)區(qū)、崩塌滑坡危險區(qū)，以及易引起嚴重水土流失和生態(tài)惡化的區(qū)域；避開固定半固定沙丘區(qū)、永久基本農(nóng)田、河流兩岸、湖泊和水庫周邊的植物保護帶、風景名勝區(qū)、生態(tài)公益林等生態(tài)脆弱區(qū)和敏感區(qū)；避開重要江河湖泊、水功能一級區(qū)的保護區(qū)和保留區(qū)；不占用全國水土保持監(jiān)測網(wǎng)絡中的水土保持監(jiān)測站點、重要試驗區(qū)和水土保持長期定位觀測站。

1.2 塔基設計及施工

山地丘陵區(qū)輸變電工程塔基設計應采用全方位高低腿設計。全方位高低腿設計采用高低柱基礎設計，各腿之間的高差一般為1.5 m，可以最大限度減少基面占地面積以及塔基施工的挖填方量。在經(jīng)過林區(qū)時采取高桿塔跨越措施，減少對林區(qū)樹木的砍伐。施工產(chǎn)生的裸露面采用臨時攔擋等防護措施，同時采用塔基平鋪或填筑的方式消納余方。

表1為通過資料收集得到的5種常見塔基基礎形式的挖填方量。人工挖孔樁基礎適用于山地的所有塔形，相比于掏挖基礎，它考慮了孔壁的摩阻力，通常在樁端擴大，要求樁徑比大于4，抗拔和下壓承載力較大；巖石嵌固基礎的混凝土量和耗鋼量是所有基礎形式中最低的，也是最環(huán)保的一種基礎形式，但它對地質(zhì)條件要求比較高；巖石錨桿基礎是將水泥砂漿或細石混凝土和錨筋灌注于鉆鑿成型的巖孔內(nèi)的錨樁或墩基礎，分為直錨式和承臺式（群錨式）兩種，主要用于中-微風化的硬質(zhì)巖石地基；灌注樁基礎從上到下由直柱、承臺和鉆孔灌注樁構成，直柱和承臺均為方形，承臺下部的鉆孔灌注樁直徑約1.0 m，埋深約27 m，更適用于平地塔基；板式基礎從上到下由直柱和底板構成，底板為正方形，屬于大開挖形式。建議山地丘陵區(qū)輸變電工程塔基基礎形式使用挖填方量較小的人工挖孔樁基礎、巖石嵌固基礎和巖石錨桿基礎。

1.3 不落地放線技術

傳統(tǒng)的人工放線技術在架設牽引線時采用人工或牲畜運輸牽引線，需要沿途砍伐阻礙行進的植物，以形成人抬道路，會產(chǎn)生較大的地表擾動，且嚴重破壞植被。隨著新技術的發(fā)展，無人機和直升機放線技術在輸變電工程放線施工中得到了廣泛運用。無人機放線技術是在無人機上掛上一級牽引繩，將無人機機頭對準將要拋線的目標塔后打桿前進，到達目標塔上空后再前進30～50 m后拋線。直升機放線技術是在直升機機身下懸掛平衡重物，將導引繩連接其上，在地面展放機械的配合下飛過塔位，由塔上人員配合或機上操作人員借助導桿將導引繩放入放線滑車內(nèi)，再利用導引繩張力展放牽引繩，最后用牽引繩牽放導線；適用于穿越林地、山區(qū)、江河跨越段等，可避免或減少砍伐植被、封江斷航等代價高昂的作業(yè)。不落地放線技術具有工作效率高、運輸距離遠的特點，可最大程度減少架線作業(yè)對地表的擾動和對植被的破壞，有效減少水土流失[3]。

2 水土保持措施設計

2.1 工程措施

2.1.1 表土剝離

在塔基開挖前，應先對塔基基礎開挖區(qū)、堆渣區(qū)、施工擾動作業(yè)區(qū)等進行表土剝離，剝離的表土均裝入編織袋并堆置于塔基區(qū)的下邊界，可以臨時攔擋塔基和擋土墻開挖產(chǎn)生的土石方。依據(jù)地形特點，輸變電工程塔基可分為平地塔基和山地塔基，其中山地塔基可分為山頂塔基、山脊塔基和山坡塔基，山坡塔基又分為8°～≤15°山坡塔基和15°～≤25°山坡塔基（無＞25°塔基）。塔基區(qū)表土剝離厚度依據(jù)塔基類型和區(qū)域實際情況來確定，通常平地塔基表土剝離厚度約25 cm，山頂和山脊塔基表土剝離厚度約20 cm，8°～≤15°山坡塔基表土剝離厚度約15 cm，15°～≤25°山坡塔基表土剝離厚度約10 cm。

2.1.2 攔 渣

部分山地塔基施工平臺開挖會破壞塔基區(qū)山體的穩(wěn)定平衡狀態(tài)，塔基開挖產(chǎn)生的余方應堆置在塔基區(qū)內(nèi)，堆放高度為30～50 cm，依據(jù)塔基區(qū)地形地貌特點及填筑高度，在塔基周圍設置擋墻用于穩(wěn)定塔基邊坡，并起到攔渣作用。擋墻通常采用重力式擋土墻，墻體斷面尺寸依據(jù)地形和工程特點來確定，墻身采用漿砌石或混凝土進行砌筑。

2.1.3 防洪排導

為防止上游坡面徑流對基面的沖刷影響，塔基選址應在受沖刷影響小的區(qū)域，在距離山坡塔基大于5 m的迎水側設置環(huán)狀截水溝，用于攔截和排出匯集的上游地表水，截水溝采用漿砌石砌筑溝壁，末端接入塔基周邊溝渠。降基挖方的基面要預留內(nèi)高外低的排水坡度，使基面雨水順利地從塔位排出，坡比一般為0.5%～1.0%；高低腿塔基的挖方基面要預留內(nèi)低外高的排水坡度，使基面雨水順利從塔位排出，避免徑流直沖兩腿間有高差的陡坎。在山地丘陵區(qū)塔基施工過程中，若遇到巖石風化和水流沖刷比較嚴重的塔位，則基面表層需要用混凝土作護面；若塔位挖方后的放坡面和高低腿間的坡面有巖石剝落或風化物坍塌，則基面表層需要采用水泥砂漿或細石混凝土作護面，護面依據(jù)基面排水坡度設置為斜面，以利于基面排水。

2.1.4 土地整治

在工程施工結束后，應對牽張場、拆遷跡地等進行土地整治。牽張場具有地勢平緩、交通條件良好、使用時間短（一般為10～20 d）等特點，可通過鋪設鋼板的方式避免土石方挖填，減少水土流失。在牽張場使用結束后，應對其占用的耕地、林地、園地進行全面整地，恢復原土地利用類型。拆遷跡地主要是工程線路走廊區(qū)涉及的居住用地，輸電線路架設前應先對輸電線路廊道內(nèi)的建筑物進行拆除，建筑垃圾應運送至當?shù)丨h(huán)境主管部門指定的位置，或交由當?shù)亟ㄖ幚頇C構進行處理，在施工結束后進行場地平整并實施區(qū)域綠化。

2.2 植物措施

結合塔基沿線地形、氣候、土壤等條件，選擇適生的樹草種，栽植樹木或撒播草種用于恢復區(qū)域植被，并使植被與原有景觀相協(xié)調(diào)。在選擇主要通道可視范圍內(nèi)的樹草種時，還要考慮其生長速度和觀賞性，盡量選擇生長速度快、觀賞效果好的植被種類，由于高大喬木會對桿塔和線路產(chǎn)生不利影響，因此應避免選擇高大喬木。建議在塔基區(qū)內(nèi)采用撒播草籽的方法、塔基區(qū)外采用栽植灌木的方法恢復植被。因在輸變電工程投入使用后需要對塔基作不定期的維護檢修，人抬道路將受到擾動，加劇植被自然恢復的難度，故建議在人抬道路采用混播黑麥草、狗牙根、白三葉草種的方式恢復植被。

2.3 臨時措施

位于生態(tài)敏感區(qū)或坡度較陡的塔基，施工期間應在塔基坡腳填土編織袋外側設置攔渣柵欄進行臨時攔擋。攔渣柵欄作為簡易的攔擋設施，工藝簡單，攔擋效果好，設置時先在塔基施工平臺填筑一側、施工平臺內(nèi)側裝入一排鋼管或木樁，然后使用鉛絲捆綁編織好的植物枝條柵欄，也可利用塔基坡腳現(xiàn)有喬灌木的主干代替鋼管和木樁，攔渣柵欄地面以上高度約1.5 m，地下深度不小于50 cm，需要在塔基施工平臺修建前完成設置。此外，塔基區(qū)基礎開挖臨時堆置的土石方應采用彩色布進行苫蓋，以減少降雨對堆土的沖刷，避免產(chǎn)生水土流失。

3 不同坡度塔基的水土保持措施設計

表2總結了平地塔基、山頂塔基、山脊塔基、8°～≤15°山坡塔基和15°～≤25°山坡塔基的水土保持措施設計。山頂和山脊塔基實施的水土保持措施依次為剝離表土并進行臨時防護、設置填土編織袋進行臨時圍欄、余方堆置區(qū)域修建擋墻、實施植物措施；山坡塔基實施的水土保持措施依次為剝離表土并進行臨時防護、設置填土編織袋和攔渣柵欄進行臨時圍擋、上游修建截水溝、下游設置漿砌石擋墻、實施植物措施。圖1、圖2、圖3分別為平地塔基、山頂和山脊塔基、山坡塔基的水土保持措施設計示意圖。

4 水土保持措施實施效果

選取浙江省4個具有代表性的山地丘陵區(qū)輸變電工程（浙西南網(wǎng)架優(yōu)化加強工程、溫州三澳核電500 kV送出工程、金華潘村500 kV輸變電工程、紹興中北部電網(wǎng)優(yōu)化工程），總結4個工程的預測水土流失量和施工期水土流失量，分析水土保持措施的實施效果，見表3。由表3可知，4個輸變電工程在采取水土保持措施后，減少的水土流失量分別占治理前預測水土流失量的64.48%、84.42%、88.26%、81.22%，除浙西南網(wǎng)架優(yōu)化加強工程外，其他3個輸變電工程減少水土流失量的比例均達80%以上，表明水土保持措施在有效減少水土流失方面取得了較好的效果。而浙西南網(wǎng)架優(yōu)化加強工程由于線路較長、涉及多個敏感區(qū)、沿線地形復雜，水土流失具有不確定性、不可預測性和潛在危害性，因此水土流失減少量相對較少。

5 結束語

輸變電工程水土保持措施設計在傳統(tǒng)的水土保持措施基礎上，在架線技術、塔基設計等方面進行了完善和優(yōu)化。塔基采用全方位高低腿設計，并在林區(qū)采用加高桿跨越措施，減少對地表和植被的破壞；塔基基礎采用土石方挖填量較少的人工挖孔樁基礎、巖石嵌固基礎和巖石錨桿基礎；創(chuàng)新使用不落地放線技術，最大程度減少架線作業(yè)對地表的擾動和對植被的破壞。此外，依據(jù)平地、山頂、山脊、山坡塔基的地形特點，構建適應其地形條件的工程、植物、臨時措施，嚴格控制擾動地表和損害植被的范圍，提高防護措施標準，取得了較好的水土流失防治效果。

[參考文獻]

[1] 馬士新，畢超，徐化東，等.110 kV架空輸電線路水土保持措施體系配置研究[J].水土保持通報，2010，30（6）：162-165.

[2] 水利部，中國科學院，中國工程院.中國水土流失防治與生態(tài)安全：水土流失數(shù)據(jù)卷[M].北京：科學出版社，2010：38-52.

[3] 孫中峰，楊文姬，宋康.輸變電工程建設低擾動水土保持技術研究：以山西省輸變電工程為例[J].水土保持研究， 2014，21（3）：62-67.

收稿日期： 2022-12-26

作者簡介： 徐庭馨（1989—），女，浙江杭州人，工程師，學士，主要從事水土流失基礎理論研究和水土保持規(guī)劃設計工作。

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（責任編輯 李佳星）