1、 年 月第 期 总第 期海峡科学 .，架空输电线路排水沟的设计与施工方法吴树涛 余根祥 方煌盛 陈文兴 陈孝湘（.国网福建省电力有限公司宁德供电公司，福建 宁德；.中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司，福建 福州）摘要 山区塔位应结合基面实际地形采取截水、排水措施，减少坡面地表径流对塔位的冲刷，增强塔位的稳定性。该文通过对福建省内山区塔位排水沟现状的调查、分析和研究，归纳总结出排水沟的设计方法、水文水力计算、断面形式及材料要求。以福建省内某山区塔位排水沟为例，对其施工工艺及质量控制要点进行梳理，阐述未来发展趋势，以期为同类排水沟设计及施工提供参考。关键词 输电线路 塔位 排水沟设计中图分类
2、号 文献标识码 文章编号 （）基金项目：国网福建省电力有限公司宁德供电公司科技项目“沿海输电线路预制排水沟研究与应用”（编号：）。引言随着福建省电力事业的快速发展，架空输电线路工程建设越来越多。由于福建省山地、丘陵众多，环境条件复杂，加上台风和暴雨的影响，各类地质灾害频发，给架空输电线路的运行带来安全隐患。通过对福建省内山地、丘陵地区塔位的地质灾害调查，发现地质灾害受塔位的不合理排水影响较大，其中坡面地表径流及地表水下渗是引发塔位滑坡、冲刷、坍塌等地质灾害的重要因素。因此，在多雨及汇水面积较大的山地、丘陵塔位合理设置排水沟尤为必要，这对减少塔位冲刷、水毁和保证塔位稳定具有重要意义。排水沟分为塔
3、位上方排水沟和基面排水沟，其作为塔位重要的防护构筑物，起到截断山坡侧汇水面的雨水、山洪及其他地表径流，减少汇水对塔位的冲刷破坏，维持塔位所在边坡及基础保护范围外临空面的整体稳定性等作用，塔位排水沟布置如图 所示。图 塔位排水沟布置示意图科学合理的排水沟设计及施工，不仅可以保障塔位的长期安全，还能减少不必要的资源损耗。调查发现，架空输电线路排水沟在设计及施工过程中存在不少问题，一是排水沟断面设计过程中没有综合考虑塔位地区差异、地形情况、地表环境、降雨强度等因素，缺乏水文与水力计算，出现部分排水沟设计尺寸偏小，未能满足泄水流量要求。部分塔位排水沟设计又偏于保守，造成工程量增加、施工难度加大和资金浪
4、费。二是 海峡科学 年第 期不重视排水沟的平面布置及出水口设计，导致排水沟线型曲折，排水效率低，出水口土方长期被冲刷流失。三是排水沟施工需要经过测量放线、沟槽开挖、块石砌筑及抹面养护等多道工序，如果某一工艺不达标，降水时会造成冲沟，严重时可导致滑坡，对塔位整体稳定及水土保持不利。排水沟设计.一一般般要要求求易发生水土流失、山洪冲刷、山体滑坡等地质灾害的塔位，宜结合基面实际地形对塔位采取截水、排水措施，设计方案应因地制宜，避免缺少、多余或不合理设计。排水沟的位置、数量和断面尺寸应根据地形条件、降水强度、汇水面积、坡面径流量等因素计算确定。根据工程经验，对于塔位上边坡较长，存在较大汇水面且覆盖土层
5、较厚的情况，应充分利用天然地形设置塔位上方排水沟。降基挖方的塔位基面还应增设内高外低的环状基面排水沟。排水沟平面布置应线形平滑，转角处用曲线连接，并尽可能垂直于径流方向。塔位上方排水沟应设置于迎水侧，距离基础边缘一般不小于。塔位基面排水沟同样设置于迎水侧及基础外缘，距离基础边缘一般不小于。塔位上方排水沟出水口高程应低于铁塔最长腿基础底面高程或排向铁塔所在山脊外侧，基面排水沟出水口距离基础边缘不得小于，均应选择在植被较好、流水通畅处，不得选择在虚土、塌方及水土易流失处。当出水口处的坡面坡度大于或水头高差大于 时，应设置消力池及散水，消力池应定期排污，防止堵塞。.水水文文与与水水力力计计算算方方法
6、法目前，排水沟的水文计算主要是依据塔位的水文地质与气象资料，设计径流量大小取决于地表覆盖状况、土壤种类、设计重现期、降雨强度、汇水面积及植被状况等，可根据水土保持工程设计规范（）的计算公式。.（）式（）中，为设计流量，单位：；为径流系数；为设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度，单位：；为汇水面积，单位：。径流系数 应根据塔位实际地表种类，采用水土保持工程设计规范（）的推荐值。设计重现期和降雨历时内的平均降雨强度 可通过塔位及其邻近地区的自记雨量计资料分析得到，当缺乏自记雨量计资料时，可采用标准降雨强度等值线图推算。排水沟的水力计算应根据设计流量 确定断面形状和尺寸，并确保其断面水流速度介于容许
7、不冲刷流速与容许不淤积流速之间。参考室外排水设计规范（），排水沟断面尺寸计算公式如下。（）（）（）（）式（）式（）中，为泄水流量，单位：；为排水沟过水断面面积，单位：；为排水沟内平均流速，单位：；为水力半径，单位：；为水力坡度；为沟壁粗糙系数，取值可参考表；为排水沟过水断面湿周，单位：。表 排水沟壁的粗糙系数排水沟类别粗糙系数 水泥砂浆抹面排水沟.浆砌砖排水沟.浆砌块石排水沟.干砌块石排水沟.断断面面形形式式及及材材料料要要求求排水沟断面形式应根据排水需要，以及对自然环境景观的协调等选定，可采用梯形、矩形、三角形或 形等。架空输电线路排水沟一般采用梯形断面，断面尺寸大小应经水文与水力计算，沟的
8、深度和沟底宽度均不宜小于.，排水沟迎水侧锁口应略低于原状边坡并结合紧密，避免造成交界处土方被冲刷流失，排水沟断面见图，福建省塔位排水沟常用规格尺寸见表。此外，为提高排水效率，避免造成杂物淤积，其沟底纵坡宜大于。年第 期海峡科学 图 排水沟断面示意图表 福建省塔位排水沟常用规格尺寸一览表型号上口宽 下口宽 锁口宽 深度 壁厚 型型 目前，排水沟多采用块石浆砌，水泥砂浆抹面，其块石强度等级应不低于，石料应坚硬无风化，颜色保持均匀，表面无泥砂杂质。砌筑砂浆细骨料在没有特殊要求的情况下以中粗砂为宜，其粒径应不大于，砌筑砂浆强度等级不低于。施工中不得使用含有油污或酸碱性相对较大的水。排水沟施工方法架空输
9、电线路工程排水沟施工流程为施工准备、测量放样、沟槽开挖、排水沟砌筑、抹面养护。施工质量控制要点如下。.施施工工准准备备为确保塔位排水沟的施工能顺利完成，并满足使用功能及质量要求，在施工前应做好以下准备工作：施工人员应经过技术培训，取得专业合格证。准备足够的建筑材料，包括块石、水泥、砂、水等各类原材料，正式进场前均应进行质量检查，其材料数量及性能指标均应满足国家标准及设计要求，并妥善保管。提前做好水泥砂浆配合比试验工作。.测测量量放放线线根据施工图纸要求，使用测量仪器准确放出塔位上方排水沟和基面排水沟中轴线所对应的位置，通常情况下定位桩间距为，通过撒白灰或拉线标识出排水沟开挖轮廓线。通过测量放线
10、，以便指导后续的沟槽开挖施工。.沟沟槽槽开开挖挖根据沟槽开挖轮廓线，采用人工或机械开挖，当表层采用机械开挖时，沟底以上 厚土方采用人工开挖，并进行整平夯实。沟槽开挖形状及尺寸应与排水沟断面相匹配，尽量减小对原状土层的扰动，严禁超挖。当出现意外超挖状况，超挖部分应采用浆砌片石砌筑填充，严禁回填土。如存在不良地质情况，应采取合适的地基处理措施。沟槽开挖施工结束并经验槽合格后，方可进行后续排水沟砌筑施工，做到开挖一段、砌筑一段。.排排水水沟沟砌砌筑筑排水沟砌筑应做好以下工作：施工时应挂线砌筑，确保排水沟线形及断面几何尺寸满足设计要求。块石材料应提前冲洗干净，清除泥沙夹质，保持湿润。土质沟底经满铺砂浆
11、防渗后方可坐浆砌筑，石质沟底应先清理上覆泥土等杂物，并经洒水湿润后再进行砌筑。块石砌筑时应采用挤浆法分层、分段进行，沟底砂浆应满铺，砌块间砂浆必须饱满，搭接牢固，不得脱空，严禁采用灌浆法施工。上层砌筑时应减小对下层的振动影响，以防偏位造成断面尺寸减小，如遇砌筑施工进程中断，恢复施工前应在原砌筑表面进行清洗润湿处理。.抹抹面面养养护护抹面养护应做好以下工作：排水沟砌筑完后，外露面应尽快采用 水泥砂浆抹面，厚度一般控制在 左右，抹面应压实赶光、平整美观、无开裂现象。完成上述各项工序后，应及时采用薄膜覆盖并洒水养护，保持砌体处于湿润状态，养护周期一般不少于 天。未来发展趋势近年来，预制混凝土排水沟、
12、树脂排水沟在房建、市政工程领域得到广泛应用，实现了工厂规模化生产及现场标准化施工，如图 所示。预制混凝土排水沟能充分解决断面尺寸偏差、沟壁厚度不足、砌筑砂 海峡科学 年第 期浆不饱满等工程外观及内在质量问题。树脂排水沟除了具备预制混凝土排水沟的优点外，还具有自重轻、水流性能好、渗透率低等特点，沟节间企口缝采用耐候胶拼接，施工便利，已取得了良好的应用效果。目前，预制混凝土排水沟、树脂排水沟在架空输电线路工程领域鲜有案例，可借鉴房建、市政排水工程预制装配建设经验，开展试点应用，提升排水沟成品质量，提高现场施工效率。（）预制混凝土排水沟（）树脂排水沟图 预制混凝土排水沟和树脂排水沟 结论通过对福建省
13、内山地、丘陵地区塔位的地质灾害的调查分析，发现排水系统不畅是影响塔位稳定的关键因素，相关工程建设应因地制宜地设置排水沟，减少坡面地表径流及地表水下渗对塔位冲刷影响。排水沟设计方案应综合考虑塔位地表覆盖状况、降雨强度、汇水面积及植被状况等因素，按照国标要求进行水文与水力计算，合理确定断面形状和尺寸，避免出现排水沟设计尺寸与实际偏离，造成过水断面不足或资源浪费。排水沟施工需经过施工准备、测量放样、沟槽开挖、排水沟砌筑、抹面养护等多道工序，当中间某一工艺不达标时，都可能对塔位整体稳定造成安全隐患。施工时应重视工序安排及节点控制，提升工程质量。架空输电线路工程排水沟建设可借鉴预制混凝土排水沟、树脂排水
14、沟的工程案例，通过省内试点应用，推动架空输电线路工程的现场标准化施工。参考文献：谢辉，金勇，陈英，等 四川省 超高压输电线路地质灾害调查分析 铜业工程，（）：，刘东民 输电线路基础工程施工措施研究 低碳世界，（）：架空输电线路基础设计技术规程：北京：中国计划出版社，江楚 送电线路建设中水土流失的防治 科技创新导报，（）：水土保持工程设计规范：北京：中国计划出版社，室外排水设计规范：北京：中国计划出版社，公路排水设计规范：北京：人民交通出版社，姚银辉，李晓亮 试论预制装配式混凝土排水沟施工方法 中国建筑金属结构，（）：李长俊，何文斌，章彬虎，等 新型预制混凝土排水沟的研发与应用 混凝土与水泥制品，（）：李文江，沈海涛 线性排水沟在海绵城市建设中的应用分析 中国标准化，（）：
