特高壓輸電線路某大型巖溶災害處理

何 川，羅先國，鄒相國，王 遠

（湖北省電力勘測設計院有限公司，武漢 430040）

湖北巴東縣位于長江中上游，隸屬恩施土家族苗族自治州，地質(zhì)上屬于典型的巖溶喀斯特地貌。某特高壓工程途經(jīng)巴東縣官渡口鎮(zhèn)，投運后遭遇了重大巖溶災害。本文對該巖溶災害的治理過程進行了詳細論述，為后續(xù)輸電線路工程的巖溶災害治理建設提供參考。

1 背景

2017年10月，運檢單位在開展雨后地災特巡中，發(fā)現(xiàn)已投運的某±800kV直流線路某鐵塔D腿基礎(chǔ)邊出現(xiàn)大型巖溶塌陷。塌陷處口寬約3m，呈漏斗型，光照可見深度10m。經(jīng)初步判斷深度大于30m。查閱設計資料可知：D腿基礎(chǔ)采用人工挖孔樁，樁徑2.6m，全長12m。

2 地災治理方案

2.1 原因分析

設計單位經(jīng)現(xiàn)場勘察，查明D腿附近發(fā)生坍塌的原因為：基礎(chǔ)底部邊緣存在溶洞，埋藏于地表之下。溶洞上部裂隙較為發(fā)育。在持續(xù)暴雨天氣下，雨水沿裂隙向下滲透，導致上部溶溝、溶槽內(nèi)的土層被軟化、潛蝕帶入下部溶洞中，引起表層土體坍塌。

2.2 現(xiàn)階段基礎(chǔ)穩(wěn)定性復核

（1）地質(zhì)穩(wěn)定性分析。設計院用地質(zhì)雷達探測+三維激光掃描等多種手段對巖溶情況進行了勘察，結(jié)論為：溶洞位于樁基外側(cè)，近似垂直發(fā)育，且未向樁底延伸。溶洞洞壁為中風化灰?guī)r、質(zhì)地堅硬，較為完整，穩(wěn)定性好，故D腿基底地質(zhì)是穩(wěn)定的。

（2）結(jié)構(gòu)安全性分析。設計院依據(jù)現(xiàn)行基礎(chǔ)規(guī)程規(guī)范對當前階段氣象條件下裸露狀態(tài)的樁基強度及穩(wěn)定進行了驗算。計算結(jié)果顯示下壓及側(cè)向穩(wěn)定均滿足要求。

2.3 溶塌陷地災治理方案

在上述基礎(chǔ)穩(wěn)定前提下，各參建單位馬上開始了對巖溶塌陷的不停電治理工作。

巖溶分布情況。經(jīng)三維激光掃描，探明了塌陷區(qū)下部溶洞的走向及大小。以D腿基礎(chǔ)頂面為基準，塌陷區(qū)巖溶分布三維渲染圖如圖1所示：

圖1 溶洞三維渲染圖

三維圖顯示，溶洞整體呈遠離塔位方向發(fā)育，豎直向下發(fā)育深度為58m處。上部塌陷總體呈漏斗形，頸口位于下方約9m處，斷面形狀不規(guī)則，長約3.0m，寬約0.3-0.6m。頸口下部約25m處溶洞斷面尺寸達到最大，長10m，寬約0.8-4.0m；此后溶洞斷面尺寸逐漸減小，至58m處豎向見底。

3 巖溶處理

考慮溶洞上部頸口尺寸受限及國網(wǎng)公司嚴控施工三級及以上風險的要求，設計院提出了巖溶下部采用毛石灌填，上部采用素混凝土澆筑的方案。灌填方案示意圖如圖2所示：

圖2 溶洞灌填示意圖

方案具體如下：

（1）采用毛石對溶洞進行灌填，第一階段先灌填100立方米毛石，填充至上圖中A點位置，深度約45m，毛石直徑約200-300mm。

（2）通過測繩對第一階段灌填毛石后的溶洞深度進行探測，根據(jù)深度探測結(jié)果進行下一步作業(yè)。按以下3種情況分別考慮：

①如果探測此時溶洞的底部位于A點或以上深度位置，可認為第一階段拋石已經(jīng)對溶洞底部形成了初步的填堵，下一步采用M10等級水泥砂漿對溶洞內(nèi)塊石進行灌漿處理，灌漿方量10立方米。

②如果探測溶洞深度變淺，但未達到A點深度，則繼續(xù)采用級配毛石灌填，直至填充達到A點深度。

③如果探測溶洞深度完全未變淺，則采用編織袋裝級配碎石，通過繩索下放到溶洞的豎向底部，碎石袋共計方量放入約15立方米，再采用級配毛石灌填至A點深度，后采用10立方米水泥砂漿進行灌漿。

（3）再次分段進行毛石灌填，并逐段進行灌漿，直到毛石填灌到F點處。各段灌填毛石方量如圖2.2所示，注意每灌填毛石約100立方米后，灌漿10立方米。

（4）從F點位置開始，上部采用C20混凝土繼續(xù)灌填，至樁頂以下1.9m處。此階段素混凝土量約為160立方米。

經(jīng)測算，灌填使用毛石約610立方米，C20混凝土約160立方米，水泥砂漿約60立方米。

施工注意事項：第一，線路處于帶電運行狀態(tài)，且現(xiàn)場情況復雜，施工期間作業(yè)人員應采取防觸電、防滾石、防墜落等措施。第二，為保證初期毛石投放能到達溶洞底部，毛石灌填期間應檢測溶洞上部頸口處的情況，避免毛石卡在頸口較窄位置。

4 方案施工

由于堆料平臺離巖溶塌陷口高差達50m，水平距離約30m，人運拋石效率極低，基本不可行。施工單位根據(jù)多方調(diào)研，最終決定選用導向筒拋石方案。具體為：采用鋼板加工成直徑約600mm的圓筒，并進行拼接，形成投料管道從施工平臺處連接到塌陷洞口上方，作為拋石通道。同時，投石管道末端附近應采取擋板等措施減緩石料下滾速度。導向筒經(jīng)過現(xiàn)場初拋，角度進行了多次微調(diào)，確保拋進導向筒的塊石在重力加速下撞擊底部擋板后能反彈進巖溶坑內(nèi)。導向筒布置如圖3所示。

施工開始后，由于勘查誤差及拋填毛石直徑不一的影響，拋填量比設計理論量增加約10%，表明了方案的準確性。在各參建單位的大力配合下，此次巖溶塌陷終于在大雪封山之前處理完畢，且沒有采取停電措施，避免了電網(wǎng)的經(jīng)濟損失。

圖3 導向筒布置實物圖

5 結(jié)束語

本文針對某特高壓線路遭遇較大巖溶地質(zhì)塌陷災害的情況，提出了解決問題的新思路及新工藝，實現(xiàn)了安全性與經(jīng)濟性的雙贏。本文為今后輸電線路在遭遇較大巖溶災害時的處理提供參考。