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洪災的破壞性巨大,其對桿塔的危害程度居各種自然災害的首位。一旦因強降水導致輸電線路桿塔傾斜甚至倒塌,從而造成長時間停電。因此輸電線路的防洪工作是十分重要的。應盡量避免并使洪水的危害降到最小是設計工作的重點,在設計中應以預防為主,全面掌握現(xiàn)場地形和氣候條件,根據(jù)實際情況制定詳細的防洪設計。
一、洪災對架空輸電線路的危害
1)桿塔基礎受水流沖刷而流失,導致由于基礎不穩(wěn)固而倒塌。
2)洪水淹沒桿塔,水流中的樹木撞擊以及雜物積累,使桿塔受到過大的沖擊力而傾倒。
3)山坡的桿塔由于山體滑坡或泥石流導致桿塔傾倒。
4)跨越河流的桿塔由于線路弧垂比較低,水面漂浮物掛在導線上導致桿塔拉斷或相間短路。
二、桿塔防洪標準
2.1、GB 50201-2014 防洪標準7.3.1條
35kV及以上的高壓、超高壓和特高壓架空輸電線路基礎,應根據(jù)電壓分為四個防護等級,其防護等級和防洪標準應按下表確定。大跨越架空輸電線路的防洪標準可經(jīng)分析論證提高。

2.2、當架空輸電線路工程跨越通航河流或運河、水庫、湖泊時,設計最高通航水位的洪水重現(xiàn)期應按現(xiàn)行國家標準內(nèi)河通航標準GB50139的規(guī)定執(zhí)行,跨越海灣時應執(zhí)行國家有關海域通航標準。
2.2.1天然河流設計最高通航水位的確定應符合下列規(guī)定:
1)、不受潮夕影響和潮夕影響不明顯的河段,設計最高通航水位的洪水重現(xiàn)期應按表2.2.1的規(guī)定確定.
表2.2.1設計最高通航水位的洪水重理期

2)、潮汐影響明顯的河段,設計最高通航水位應采用年最高潮位頻率為5%的潮位,按極值I型分布律計算確定。
2.2.2天然河流設計最低通航水位的確定應待合下列規(guī)定:
1)、不受潮汐影響和潮汐影響不明顯的河段,設計最低通航水位應采用綜合歷時曲線法計算確定,其多年歷時保證率應符合表2.2.2-1的規(guī)定;采用保證率頻率法計算確定,其年保證率和重現(xiàn)期應符合表2.2.2-2的規(guī)定。
表2.2.2-1設計最低通航水位的多年質(zhì)時保證率
表2. 2. 2-2 設計最低通航水位的年保證率和重現(xiàn)期

2)、潮汐影響明顯的河段,設計最低通航水位應采用低潮累積頻率為90%的潮位。
三、輸電線路防洪設計
3.1、資料收集
1、應收集沿線有關塔位設計洪水位、常年洪水位、最高通航水位、流冰時最高水位,冬季冰面高程、歷年大風季節(jié)平均最低水位或冬季平均最低水位,最高內(nèi)澇水位、內(nèi)澇范圍與持續(xù)時間、河勢演變、漂浮物;對影響塔位安全的有關水文要素與水利設施的分析評價。應査勘與分析塔位處各種頻率的設計洪水位和最高通航水位,必要時分析最高設計洪水位相應的設計波浪高或出現(xiàn)的最大波浪高,歷年或頻率為1 %的最高內(nèi)澇水位,常年或頻率為20%最高內(nèi)澇水位及持續(xù)時間。收集內(nèi)澇區(qū)相應重現(xiàn)期最高內(nèi)澇水位或歷史最高內(nèi)澇水位,5年一遇最高內(nèi)澇水位或常年最高內(nèi)澇水位及持續(xù)時間
2、跨越江河、湖泊、水庫、河口與海灣的水利水電工程、防洪、防澇、防湖工程的規(guī)劃、防洪標準以及航道規(guī)劃等,確定沿線水利工程規(guī)劃與線路的相對位置、規(guī)劃實施時間及其對線路的影響。
3、在水中或河灘立塔時,還應搜集、査勘設計條件下河道斷面最大流速及分布、塔位處垂線平均流速,洪水期漂浮物的種類、數(shù)量與尺寸,流冰尺寸與相應最高水位及最大流速,洲灘的沖淤變化、一次最大天然沖刷深度,河道整治現(xiàn)狀以及有關的水利規(guī)劃資料; 分析計算相應重現(xiàn)期最高洪水位下塔基處的最大局部沖刷深度。
4、在防洪堤背水側(cè)立塔時,應對大堤質(zhì)量安全進行分析判斷。當大堤標準較低或堤防質(zhì)量較差,應分析論證潰堤洪水對塔位的沖刷影響.
5、當線路在水庫下游跨越且塔位處地勢較低時,應符合下列要求:
1)、捜集水庫防洪設計和校核標準、水庫的運行方式、設計下泄流量及其相應洪水位和壩下河床的沖刷資料,并對水庫的壩體安全進行分析判斷。
2)、當水庫防洪校核標準低于線路工程防洪標準時,必須作潰壩洪水演算。
3)、當水庫防洪設計標準低于線路工程防洪標準,而校核標準高于線路工程防洪標準時,應根據(jù)水庫大壩質(zhì)量和運行方式等實際情況,分析確定是否需要進行潰壩洪水演算。
6、當線路跨越海灣、河口時,應査勘與搜集歷史最高潮位及其發(fā)生時間,塔基附近的地形地貌、岸灘類型與歷史變化、巖土特性以及風浪對岸灘演變的影響等,預測跨越斷面上下游河段的今后30年~50年岸灘演變發(fā)展趨勢對塔位安全的影響;水利堤防管理部門要求的塔位離堤防堤腳的最小距離等。
7、收集沿線滯(蓄)洪區(qū)情況,確定沿線滯(蓄) 洪區(qū)與線路的相對位置、運用原則及其對線路的影響。收集分蓄洪區(qū)范圍,口門位置及尺寸,最高分蓄洪水位與持續(xù)時間。沿線積水區(qū)、淹沒區(qū)情況及對線路的影響
以上內(nèi)容工程水文勘測報告中應都有明確,所以設計時要參照水文勘測報告進行。
3.2、設計注意事項
(1)、合理選線
架空電力線路徑選擇應避開洼地、沖刷地帶、泄洪區(qū),若無法避開時,應避免路徑方向與泄洪道、河道交角過小,以減少泄洪道、河道兩側(cè)的桿塔數(shù)量。此外,位于山區(qū)或丘陵地帶的線路如果當?shù)匾壮霈F(xiàn)由驟降大雨引發(fā)的山洪時,還應避免線路路徑位于山谷、山腳。位于山腰的路徑,宜避開山體迎風坡,以減少地形雨形成的山洪沖刷。
(2)、合理布置塔位
線路路徑確定后根據(jù)線路水文報告進行塔位的選擇,設計水位的高程系統(tǒng)應與線路平斷面圖高程系統(tǒng)一致。盡量將桿塔設立在穩(wěn)定的山脊上。這樣做雖然有可能使輸電線路的長度增加,但線路的可靠性大大提高了。
當塔位位于泄洪道、河道兩側(cè)時,應避開易改道地區(qū),例如:較大彎道處外側(cè),由于河岸受沖刷導致桿塔基礎不穩(wěn);河道較窄處等等。
當塔位位于山區(qū)或丘陵地帶的線路,應選免塔位位于山谷、山腳處等長期受水流沖刷的位置。
避開水庫下游,在泄洪時桿塔容易受到?jīng)_擊。
河灣之間松軟地帶,桿塔在汛期洪水可能受到洪水的直接沖擊。
線路通過河流時一檔跨過。桿塔應盡量選在河岸護壩的高處,如河岸無較好位置時桿塔應離在河邊50~100米外立桿。
(3)、合理選擇桿塔、基礎型式
洪水的危害主要為浸泡和沖刷,對于利用淺層土穩(wěn)定桿塔基礎的危害較大。因此,桿塔不宜采用水泥桿或利用拉線穩(wěn)定的鐵塔;基礎不宜采用掏挖、卡盤、拉線盤等基礎型式基礎應選用深埋剛性臺階式基礎或者樁基。利用土重穩(wěn)定的基礎還應考慮到淺層土被洪水沖刷、侵蝕的問題,并采用相應的保護措施,如:護坡、圍堰、擋水墻等。對于河網(wǎng)、沼澤、魚塘等區(qū)域的桿塔,應慎重選擇基礎型式,基礎頂面應高于5年一遇洪水位。
位于河道、泄洪道附近的桿塔基礎宜根據(jù)當?shù)厮块T提供的水文資料進行計算,并由具有相應資質(zhì)的部門出具或校驗防洪方案.相應考慮適當提高防洪設計標準:對于不在最高洪水位控制范圍內(nèi)的地區(qū)也應充分考慮特殊條件的影響,比如:大壩潰壩后的水流情況。
跨河基礎設計中要求設計跨河基礎考慮50年河床變遷情況,以保證桿塔基礎不被沖刷。另外,要求跨越桿塔宜設置在5年一遇洪水淹沒區(qū)以外,以確保運行安全。工程中如受條件限制,基礎受洪水淹沒,應考慮局部沖刷以及漂浮物或流冰等撞擊影響,并采取措施。
洪水沖刷、流水動壓力等計算時洪水頻率:500kV大跨越桿塔基礎可采用50年一遇;500kV輸電線路和110kV~330kV大跨越桿塔基礎可采用30年一遇;其他電壓等級輸電線路和無沖刷、無漂浮物的內(nèi)澇積水地區(qū)的桿塔基礎可采用5年一遇;當有特殊要求時,應遵循相關標準確定。
跨河的桿塔基礎選型要合理。在條件允許的情況下,可以選擇最短的跨越路徑。河流寬度較大桿塔離河流很近時,基礎需采用灌注樁,因為河邊的地下水位通常較高,其他形式的基礎如果太淺則穩(wěn)定性不夠高、太深則排水又不方便,而灌注樁則不受這些條件影響。
山溝中的桿塔應將基礎固定在基巖內(nèi)。在洪水較大而溝底基巖覆蓋層較薄的山溝設立桿塔時,應將桿塔基礎固定在基巖內(nèi),同時確保桿塔和基巖的整體性且有足夠的穩(wěn)定性。
應考慮桿塔受河床下沉的影響。在河道中的桿塔,在正常的河水沖涮深度基礎上還應考慮河床下降的情況,即要加深1~2m,以加強桿塔的可靠性。
(4)、在特殊地形、極端惡劣氣象環(huán)境條件下重要輸電通道宜采取差異化設計,適當提高重要線路防洪設防水平。
(5)、輸電線路的線路設計,要根據(jù)線路沿線水文情況及輸電線路對水文環(huán)境的影響,作防洪影響評價。
四、桿塔基礎防護措施
對于易發(fā)生水土流失、洪水沖刷、山體滑坡、泥石流等地段的桿塔,應采取加固基礎、修筑擋土墻(樁)、截(排)水溝、改造上下邊坡等措施,必要時改遷路徑。分洪區(qū)和洪泛區(qū)的桿塔必要時應考慮沖刷作用及漂浮物的撞擊影響,并采取相應防護措施。
1)、基礎防護。
①、打防水樁。即在基礎附近打防水樁。防水樁的打人深度應能確保洪水沖刷防水樁后,地下部分能夠穩(wěn)固的保持桿塔的穩(wěn)定。此方法適合流速較低的水淹地區(qū),對保持桿塔基礎水土具有較好的效果。也可以采用相同的打樁方法對拉線進行保護,以避免桿塔拉線因漂浮物撞擊而拔出。
②、鋪設石塊。即在桿塔基礎周圍鋪設石塊,從而對桿塔基礎進行加固,避免桿塔四周的土壤被沖走。這種方式適合流速較大但無漂浮物的河流。
③、設立鐵絲石籠。即在桿塔四周設立鐵絲石籠進行加固,這種方式比單純的鋪設石塊更加穩(wěn)固,適合水流湍急的情況。
④、土袋加固。在洪水發(fā)生時,在有險情存在的桿塔四周或堤岸臨時用土袋堆積防洪。此方法是一種應急措施。
2)、堤岸防護。
為避免在河岸附近設立的桿塔受到洪水的危害,可以采用保護堤岸的方式對堤岸進行加固。經(jīng)常采用的方法有如下幾種:
①、設立短丁壩。修建短丁壩可以阻擋河槽的主流,避免洪水對河岸的沖刷,而且有助于泥沙在堤壩之間的淤積成為新的河岸。為降低水流對短丁壩群中首個丁壩的沖擊,將沖擊力均勻的分配在所有丁壩上,可以將首個短丁壩建造的短一些。由于水流會沖刷短丁壩的壩頭和壩根,因此要對短丁壩進行加固,壩根要設立護岸;短丁壩最好選用漫流的形式,使壩體在水流中,洪水發(fā)生時水流可以在壩體上通過。
②、鋪設石塊保護堤岸。即用鋪設石塊的方式對堤岸進行防護。堤岸的坡度應符合穩(wěn)定邊坡的相關要求。在石塊鋪砌層的底部應架設墊層,用來防止堤岸邊坡上的細顆粒土被水流帶走,同時墊層還可以提高鋪石防護的彈性,并將水流、波浪等沖擊力進行有效的分散,使堤岸的牢固性大大增加。
③、鐵絲石籠保護。鐵籠將石塊連成一個整體,使其整體穩(wěn)定性進一步提高。當水流中存在大量泥沙且河床底層比較好時,石籠石塊問的縫隙會被泥沙填滿,形成穩(wěn)固的防護層。此外,還應在護岸栽種樹木培養(yǎng)植被來加強護岸效果。另外在情況比較緊急的情況下也可以采用木樁和板墻對護岸土壤進行保護。
3)、挖設導流溝,設立堆壩。當桿塔設立在山坡時,一旦山洪爆發(fā),桿塔很有可能會受到洪水的直接沖擊,從而對桿塔基礎上的土壤穩(wěn)定性造成影響。山洪的長時間沖刷會在基礎附近沖出深溝從而影響桿塔的穩(wěn)固。此時可以在桿塔上方挖設導流溝,并設置堆壩對桿塔進行防護。
4)、設立迎水壩。當桿塔修建在河灘時,一旦河水上漲將對桿塔造成沖擊,此時可在來水方向筑造人字形的堤壩,對桿塔進行防護。堤壩的長度應確保水流繞過堤壩后不會對桿塔基礎造成沖擊。迎水壩可以采用鐵絲石籠或者木樁進行加。
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