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摘要：通过对湿陷性黄土的湿陷机理分析，总结了湿陷性黄土地基塔位的选择原则，进行了基础选型分析，提出了输电线路杆塔基础湿陷性黄土地基的处理措施，该措施经济、有效，易于施工，为以后类似地区的工程提供了参考。
关键词：输电線路湿陷性黄土地基处理
中图分类号：TM721文献标识码： A
1 引言
黄土的湿陷性是指在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形。湿陷性黄土属于特殊土，广泛分布于我国西北等地区。输电线路工程具有线长、点多、跨区域的特点，随着我国高压、特高压输电线路工程的快速发展，越来越多的工程需经过湿陷性黄土地区。输电线路杆塔属于高耸构筑物，如不进行处理，基础极易因黄土的湿陷而发生不均匀沉降，进而引起杆塔的倾斜甚至倾覆。如何根据输电线路和黄土湿陷性特点，因地制宜地选择合适杆塔基础型式，并对湿陷性黄土地基进行处理，对工程的安全运行具有重要的意义。
2 湿陷性黄土的湿陷机理和处理方法
黄土湿陷的原因主要有三种：①黄土的力学性质改变。黄土在浸水及外部荷载因素下，使剪应力超过抗剪强度，从而发生湿陷。②黄土内部受浸水湿化作用下，使土壤自身摩擦力降低，外部扰动作用诱发湿陷。③黄土内部结构发生崩解，使黄土颗粒间胶结强度弱化，颗粒间相对迁移，并伴随小颗粒进入大间隙。同时由于颗粒间胶结被水溶解，在外部扰动作用下强度已不堪平衡，造成土质结构损坏。
湿陷性黄土产生下沉的关键条件是受水浸湿，因此只要保证地基不要受水浸湿，就不会产生显著附加下沉，这正是湿陷性黄土地基处理的着眼点。
目前，处理湿陷性黄土的方法有多种，大致可归纳为以下几个方面：
（1）进行地基处理，提高地基承载力，减少湿陷性对上部结构的影响；
（2）改善上部结构的构造和基础型式，提高结构的抗湿陷能力。
（3）采取时防水措施，隔离发生湿陷的诱发因素；
3 湿陷性黄土地基塔位选择原则
(1) 当线路工程无法避免经过湿陷性黄土地区时，应尽量将塔位选择在非自重湿陷性黄土地基。非自重湿陷性黄土在自重作用下遇水不会湿陷或者湿陷量较小，对铁塔的基础影响较小。
(2) 应将塔位选在山顶较平坦处，植被较多处，避开地势较陡的山坡以及植被稀少的地段。
(3) 应避免塔位选在新近堆积的松散的黄土地基上。
(4) 对于地面坡度较大、植被稀疏的地段，受暴雨等气候影响，易造成奇峰、陡壁、溶洞、陷穴、天生桥等微地貌，塔位选择时应考虑避开该类地段。
(5) 严禁将塔位选在地势低洼、冲沟等一些在雨季易汇水的地段。
4 湿陷性黄土地基基础选型
湿陷性黄土地区的基础选型应根据湿陷性黄土层的覆盖厚度大小、湿陷等级、以及基础作用力大小不同分别采取不同的基础型式。鉴于黄土的湿陷变形对斜柱基础的不利影响，不便于铁塔的组装就位，变形后也不便于纠正，因此在湿陷性黄土地区尽量不采用斜插基础。
(1) 直柱掏挖基础
湿陷性黄土具有较高强度和较小的压缩性，在天然含水较少的状态下，能支撑近90度的天然陡壁边坡。充分利用这一特点，可以采用掏挖基础。对于基础作用力较小的直线塔位、或者轻微湿陷性场地的塔位可采用直柱掏挖基础。
(2) 挖孔桩基础
对塔位位于坡度较大的湿陷性黄土地段采取浅基础无法满足地形要求时，或者基础作用力较大的塔位处，且湿陷性土层覆盖厚度小于10m的场地，可以采取挖孔桩基础。
由于湿陷性黄土遇水湿陷时对桩侧产生负摩阻力，此时应按端承桩计算。为减小黄土在湿陷过程中对桩侧产生负摩阻力的不利影响，在开挖成孔时尽量保持孔壁的光滑。
(3) 直柱板式扩展基础
对于基础作用力较大的直线塔位或转角塔位受压基础，当位于湿陷性等级严重的地段时，或因湿陷性黄土覆盖层较厚桩基础不宜穿透时，建议采用开挖类基础，如直柱板式扩展基础，并对地基进行处理措施。
5 湿陷性黄土地基处理措施
当输电线路杆塔塔位无法避免经过湿陷性黄土地区时，应进行地基处理。
根据《架空送电线路基础设计技术规定》(DL/T5219-2005)附录C中表C.1规定，对于Ⅱ级非自重湿陷性场地不需要进行处理，因此本文只对Ⅱ级及以上自重湿陷性场地的进行处理。根据塔位汇水情况和湿陷等级不用，采用不同的处理措施。
(1) 设置截水沟、基面散水坡方案
对位于山坡、山梁、山顶等位置的杆塔，自然排水好，不易在塔位形成积水，地基受水侵蚀的可能较小，因此可根据现场情况在塔位上方适当位置加设截水沟并在基面做自然散水坡，将水流引向基础保护范围以外。基面散水坡坡度不小于5%、应高出地面300mm，每个塔腿处散水坡的范围需超出基坑坑口1.5m，并不得小于5.0m，需夯实。散水坡具体做法应以排水畅通、对原始地形破坏少、外表美观为原则，因地制宜、灵活应用。
（2）灰土防水层方案
如果地形不利于自然排水，有雨水或汇水的塔位，湿陷等级为Ⅱ级时，在基坑顶部铺设防水层，使用的材料一般为2:8灰土，如图5-1。防水层在地面以下1m位置开始，换以0.5m厚2：8灰土垫层，其上再铺设至少0.6m厚的黄土，防水层范围为每边超出基坑0.5m。
（3）灰土防水层+灰土垫层方案
有雨水或汇水的塔位，湿陷等级为Ⅲ或Ⅳ级时，除采用防水层外应增设2：8灰土垫层。垫层是在基础底板以下采用2：8灰土回填夯实。垫层处理宽度：直线杆塔为基础边宽加0.6m~1.0m，转角、终端杆塔为基础边宽加1.0m~1.5m；垫层最小厚度取值见表1。
表1 换填垫层最小厚度取值(m)
地基湿陷等级 直线杆塔 转角、终端杆塔
垫层厚度 垫层厚度
Ⅲ 1.0~1.5 1.5~2.0
Ⅳ 1.5~2.0 2.0~2.5
图5-12:8灰土防水层 图5-2灰土防水层+灰土垫层
(4) 灰土防水层+灰土垫层+隔水带方案
对位于平地雨水或汇水较严重的塔位，宜采用大开挖基础，除设置灰土防水层+灰土垫层外，还应在每个独立基础底面的四周铺设隔水带。灰土防水层+灰土垫层+隔水带三者相连，形成了一个密闭空间，有效地增强了防水效果。隔水带的设置方法及尺寸见图5-3。
图5-3灰土垫层+防水层+隔水带
6结语
合理的塔位选择和基础选型是控制杆塔基础黄土湿陷的前提。灰土防水层、灰土垫层、隔水带等方法，可就地取材，施工简便，造价低廉，适用于各种地形条件，是控制黄土地基湿陷变形的良好措施，因而在输电线路工程中得到了广泛的应用。
参考文献
1.《架空送电线路基础设计技术规定》 (DL/T 5219-2005) (中国电力出版社)
2.《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）(中国建筑工业出版社)
3.曹岳，李宁 湿陷性黄土地区输电线路基础方案研究[J] 电源技术应用 2013.07
作者：任传胜 1983.5月生 硕士 一级建造师 二级注册结构工程师 现从事高压输电线路杆塔及基础结构设计工作。
关键词：输电線路湿陷性黄土地基处理
中图分类号：TM721文献标识码： A
1 引言
黄土的湿陷性是指在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形。湿陷性黄土属于特殊土，广泛分布于我国西北等地区。输电线路工程具有线长、点多、跨区域的特点，随着我国高压、特高压输电线路工程的快速发展，越来越多的工程需经过湿陷性黄土地区。输电线路杆塔属于高耸构筑物，如不进行处理，基础极易因黄土的湿陷而发生不均匀沉降，进而引起杆塔的倾斜甚至倾覆。如何根据输电线路和黄土湿陷性特点，因地制宜地选择合适杆塔基础型式，并对湿陷性黄土地基进行处理，对工程的安全运行具有重要的意义。
2 湿陷性黄土的湿陷机理和处理方法
黄土湿陷的原因主要有三种：①黄土的力学性质改变。黄土在浸水及外部荷载因素下，使剪应力超过抗剪强度，从而发生湿陷。②黄土内部受浸水湿化作用下，使土壤自身摩擦力降低，外部扰动作用诱发湿陷。③黄土内部结构发生崩解，使黄土颗粒间胶结强度弱化，颗粒间相对迁移，并伴随小颗粒进入大间隙。同时由于颗粒间胶结被水溶解，在外部扰动作用下强度已不堪平衡，造成土质结构损坏。
湿陷性黄土产生下沉的关键条件是受水浸湿，因此只要保证地基不要受水浸湿，就不会产生显著附加下沉，这正是湿陷性黄土地基处理的着眼点。
目前，处理湿陷性黄土的方法有多种，大致可归纳为以下几个方面：
（1）进行地基处理，提高地基承载力，减少湿陷性对上部结构的影响；
（2）改善上部结构的构造和基础型式，提高结构的抗湿陷能力。
（3）采取时防水措施，隔离发生湿陷的诱发因素；
3 湿陷性黄土地基塔位选择原则
(1) 当线路工程无法避免经过湿陷性黄土地区时，应尽量将塔位选择在非自重湿陷性黄土地基。非自重湿陷性黄土在自重作用下遇水不会湿陷或者湿陷量较小，对铁塔的基础影响较小。
(2) 应将塔位选在山顶较平坦处，植被较多处，避开地势较陡的山坡以及植被稀少的地段。
(3) 应避免塔位选在新近堆积的松散的黄土地基上。
(4) 对于地面坡度较大、植被稀疏的地段，受暴雨等气候影响，易造成奇峰、陡壁、溶洞、陷穴、天生桥等微地貌，塔位选择时应考虑避开该类地段。
(5) 严禁将塔位选在地势低洼、冲沟等一些在雨季易汇水的地段。
4 湿陷性黄土地基基础选型
湿陷性黄土地区的基础选型应根据湿陷性黄土层的覆盖厚度大小、湿陷等级、以及基础作用力大小不同分别采取不同的基础型式。鉴于黄土的湿陷变形对斜柱基础的不利影响，不便于铁塔的组装就位，变形后也不便于纠正，因此在湿陷性黄土地区尽量不采用斜插基础。
(1) 直柱掏挖基础
湿陷性黄土具有较高强度和较小的压缩性，在天然含水较少的状态下，能支撑近90度的天然陡壁边坡。充分利用这一特点，可以采用掏挖基础。对于基础作用力较小的直线塔位、或者轻微湿陷性场地的塔位可采用直柱掏挖基础。
(2) 挖孔桩基础
对塔位位于坡度较大的湿陷性黄土地段采取浅基础无法满足地形要求时，或者基础作用力较大的塔位处，且湿陷性土层覆盖厚度小于10m的场地，可以采取挖孔桩基础。
由于湿陷性黄土遇水湿陷时对桩侧产生负摩阻力，此时应按端承桩计算。为减小黄土在湿陷过程中对桩侧产生负摩阻力的不利影响，在开挖成孔时尽量保持孔壁的光滑。
(3) 直柱板式扩展基础
对于基础作用力较大的直线塔位或转角塔位受压基础，当位于湿陷性等级严重的地段时，或因湿陷性黄土覆盖层较厚桩基础不宜穿透时，建议采用开挖类基础，如直柱板式扩展基础，并对地基进行处理措施。
5 湿陷性黄土地基处理措施
当输电线路杆塔塔位无法避免经过湿陷性黄土地区时，应进行地基处理。
根据《架空送电线路基础设计技术规定》(DL/T5219-2005)附录C中表C.1规定，对于Ⅱ级非自重湿陷性场地不需要进行处理，因此本文只对Ⅱ级及以上自重湿陷性场地的进行处理。根据塔位汇水情况和湿陷等级不用，采用不同的处理措施。
(1) 设置截水沟、基面散水坡方案
对位于山坡、山梁、山顶等位置的杆塔，自然排水好，不易在塔位形成积水，地基受水侵蚀的可能较小，因此可根据现场情况在塔位上方适当位置加设截水沟并在基面做自然散水坡，将水流引向基础保护范围以外。基面散水坡坡度不小于5%、应高出地面300mm，每个塔腿处散水坡的范围需超出基坑坑口1.5m，并不得小于5.0m，需夯实。散水坡具体做法应以排水畅通、对原始地形破坏少、外表美观为原则，因地制宜、灵活应用。
（2）灰土防水层方案
如果地形不利于自然排水，有雨水或汇水的塔位，湿陷等级为Ⅱ级时，在基坑顶部铺设防水层，使用的材料一般为2:8灰土，如图5-1。防水层在地面以下1m位置开始，换以0.5m厚2：8灰土垫层，其上再铺设至少0.6m厚的黄土，防水层范围为每边超出基坑0.5m。
（3）灰土防水层+灰土垫层方案
有雨水或汇水的塔位，湿陷等级为Ⅲ或Ⅳ级时，除采用防水层外应增设2：8灰土垫层。垫层是在基础底板以下采用2：8灰土回填夯实。垫层处理宽度：直线杆塔为基础边宽加0.6m~1.0m，转角、终端杆塔为基础边宽加1.0m~1.5m；垫层最小厚度取值见表1。
表1 换填垫层最小厚度取值(m)
地基湿陷等级 直线杆塔 转角、终端杆塔
垫层厚度 垫层厚度
Ⅲ 1.0~1.5 1.5~2.0
Ⅳ 1.5~2.0 2.0~2.5
图5-12:8灰土防水层 图5-2灰土防水层+灰土垫层
(4) 灰土防水层+灰土垫层+隔水带方案
对位于平地雨水或汇水较严重的塔位，宜采用大开挖基础，除设置灰土防水层+灰土垫层外，还应在每个独立基础底面的四周铺设隔水带。灰土防水层+灰土垫层+隔水带三者相连，形成了一个密闭空间，有效地增强了防水效果。隔水带的设置方法及尺寸见图5-3。
图5-3灰土垫层+防水层+隔水带
6结语
合理的塔位选择和基础选型是控制杆塔基础黄土湿陷的前提。灰土防水层、灰土垫层、隔水带等方法，可就地取材，施工简便，造价低廉，适用于各种地形条件，是控制黄土地基湿陷变形的良好措施，因而在输电线路工程中得到了广泛的应用。
参考文献
1.《架空送电线路基础设计技术规定》 (DL/T 5219-2005) (中国电力出版社)
2.《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004）(中国建筑工业出版社)
3.曹岳，李宁 湿陷性黄土地区输电线路基础方案研究[J] 电源技术应用 2013.07
作者：任传胜 1983.5月生 硕士 一级建造师 二级注册结构工程师 现从事高压输电线路杆塔及基础结构设计工作。