多年冻土区输电线路冻融灾害防控研究

多年冻土区输电线路冻融灾害防控研究

杨龙洋刘皓李永福

（国网西藏电力有限公司昌都供电公司西藏自治区854000）

摘要：随着我国输电线路的建设，多年冻土问题日益引起人们的关注，如何正确处理冻土与输电线路工程之间的关系，已成为输电线路建设的关键问题之一。与高速公路和铁路相比，输电线路基础均为埋入式基础，它对冻土的干扰和热量传输有很强的影响。输电线路属于点线工程，在选线和设计阶段，通过输电线路选择，塔基类型选择合理的话，可以很大程度上避免或减少冻融灾害的产生。在选择塔的类型时，应考虑冻结效应对塔稳定性的影响。施工过程和施工过程的时间选择和控制是减少热扰动的明显措施。随着对永久冻土的监测，基于工程同步，对分析输电线路的稳定性，进行合理的操作和维护，这是非常重要的。在不同的施工阶段，输电线路施工中冻土的问题是不同的，预防和控制点也是不同的。

关键词：多年冻土；输电线路；冻融灾害；防治措施

引言：

虽然在国内外的冻土公路和铁路工程上，长期大量的工程活动和科学实践，取得了丰硕的成果，但多年冻土区输电线路的工程建设(特别是大型输电工程建设)的很多关键问题以及项目管理方法的应用，在我国并没有先例。在我国，以及美国、加拿大等国家在冻土层冻土工程输电线路的建设中很少，因此，成功的经验和研究相对较少。如何处理这些问题，项目的建设、运营和维护以及长期的稳定性是很重要的。因此，本文对永冻土地区的输电线路建设中存在的一些关键问题进行了探讨，以期为工程建设提供参考。

1我国冻土地区的结构及分布

普通冻土地区的地球体分布面积约占其总陆地面积的一半，多年冻土面积占陆地面积约1/4，我国多年冻土面积占全区面积的22%以上。由于多年冻土的热稳定性较差，水热形态的活动过程极为强烈，深层的冰层和富含冰的永久冻土层都有很大的份额，当地生态环境的急剧变化，冰冻状态的膨胀、融化、下沉，以及冻结状态的上升，对电力工程的建设以及电网的稳定供电造成了巨大的破坏。就高速公路和高速铁路而言，传输电路的基础是嵌入式的地基，它对永冻层结构有很大的扰动，其影响因素非常敏感。输电线路本身是一个由大量支撑点组成的曲线建设工程，在供电线路的路线决策和实施方案的环节中，依托输电线路线路设置的确定和塔基结构的合理选择，可以防止或减少冻融问题的基本影响。在确定塔基基础结构时，必须考虑冻结和拉伸对基础结构稳定性的负面影响。当输电塔基础为开放型基础结构时，其工期、及时机确定和施工环节的运行管理将在减弱热扰动效应方面起重要作用。基于冻土基础结构的性能，以其电力工程建设为基础，对其性能进行了研究。对输电塔基础结构的稳定性评价、电力工程运行过程的连接和供电网络的安全稳定运行具有重要意义。

2冻融状况对杆塔基础稳固性的负面影响

中国西部高原地区是应对全球气象变化最敏感的地区之一。因此，全球变暖引起的永冻层结构的变化必然对输电塔的基础结构产生很大的负面影响。世界东北亚地区的电力工程建设经验早已证明，冻态膨胀是危及相关冻土地区传送电路杆塔地基结构稳固安全的重点要素，某些极寒地区且需要穿过常年冻土区域的电力线路工程建设实施过程中，其线路杆塔地基结构选取12m长型木桩结构，由于受本地严寒所存在的冻态膨胀作用力的影响引发线路杆塔基础结构被冻胀拔出1.5～2.5m，由此导致电力线路在正常工作期间需要付出沉重的维护成本。

3多年冻土区输电线路冻融灾害主要防控措施

3.1工程措施的合理应用

由于输电线路是基于嵌入式基础，冻胀、冻土冻结特性对拉塔稳定性造成了严重的影响。为了有效地消除冻融引起的融化层中的季节性冻融循环，输电线路使用大量的锥柱基础具有一定的坡度，同时作为玻璃钢的外表面，或通过使用防冻措施的润滑油的外表面，进一步减少和消除不良影响循环的影响。考虑到混凝土塔良热导作用，以及气候变暖环境的影响，必然会导致温度升高，从而降低地基的稳定性。在高原多年冻土区，该种措施通过热管液汽两相的对流循环来实现热量传输，将地基的热量传递到大气中，使地基冷却，这样就能保证低温能源的持续积累以及永久冻土的温度持续降低。由于输电线路基础属于点式基础，而热棒工程措施也属于点式降温方式，因此，两者的结合应达到高效快速的冷却，提高地基的稳定性。同时，在今后的工作中，输电线路的特点应与其他新工程措施的积极实践相结合。

注意，随着温度的上升，土壤水温的影响会加强，及工程作用的影响，通常单一的工程措施很难完全满足这个项目的实际需求，而综合工程措施在实际工程中扮演着越来越重要的角色。因此，面对高原的复杂条件，在冻土工程建设和运维工作的传输线上，还应结合多年冻土铁路和公路工程的成功经验，以及输电线路塔的结构特点，综合运用对辐射、对流和传导控制措施的注意，以保证输电线路的长期稳定。

3.2传送电路的路径选取

在我国，不同地区冻土的布局和演化结构存在很大差异，导致不同地区的不同情况。根据实际情况，确定塔的路径选择、塔的位置和地基结构的确定。在此情况下，传送电路是属于由点连线的工程项目，在电力线路路径已经选取的条件下，杆塔设置塔位的选取具备极大幅度的随机确定性，所以，基于常年型冻土结构区域工程建设需求，实施线路路径以及杆塔部位设置的完美设计具有十分重要的价值。

3.3输电线路的选线

针对多年冻土地区的工程地质问题，需要对线路和塔的位置进行优化设计。输电线路塔应首选融区、基岩露头或基岩埋深较浅的地段。在冻土地区，结合冻土的发展和分布，应选择地下冰含量较少的地点。同时，在微观地形分布的条件下，确定了进一步与地下冰的结合，如输电线路通过山坡时，塔基应选择上部区域的平缓干燥向阳区域，多年冻土地带通常都是深度较深的冰，具有较好的稳定性，尽量避免在低洼地区和边角点处的山坡坡处，因为多年冻土地层的区域发展，不利于塔基的稳定性。由于斜塔的沉降不均匀，在塔线边缘的冻融过渡带和永冻层的不良现象，试图绕过或避免交叉。总体原则可以概括为:“选高不选低、选阳不选阴、选干不选湿、选融不选冻、选裸不选盖、选粗不选细、选避不选进、选直不选折”。

3.4施工周期和过程的控制

控制施工周期和过程，主要通过合理的施工环境选择，尽量减少不利影响，避免温度环境、水文条件、扰动和控制冻土热的施工过程，减少冻土的施工过程影响稳定性。由于输电线路的基础都是开挖地基，施工的顺利进行和冻土扰动的强度、施工过程的影响以及冻土地基强度的恢复与施工周期的选择密切相关。

结束语：

通过对输电线路建设过程、以及在不同阶段所遇到的冻土问题的分析发现，冻土问题贯穿了输电线路设计、建设和运维的整个过程，对于冻土问题的重视和解决的程度，直接关系到工程的长期稳定性。

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