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那些“土里土气”的事儿——电力工程特殊土图鉴

2022-10-08 19:55

来源：澎湃新闻·澎湃号·政务

寒露

是最早出现“寒”字的节气

由今日起

昼渐短，夜渐长

热气退去，寒气渐生

在高海拔地区从事电力勘测工作的工程师们

除了要面对日渐寒冷的工作环境

还要特别留意【冻土】这种特殊性土

冻土土体孔隙中的水分会在低温下凝结成冰

伪装成坚硬、强度好的土体

如果处理不当

将工程安置于冻土之上

待到来年春暖花开

冻土融化后

将对电力工程造成严重破坏

事实上，在电力工程建设中，“土”扮演着非常重要的角色。“土”支撑着上部电力设施的负重，土不稳，则会“地动山摇”，导致电力工程受损。因此，在电力工程建设中认识土、了解土并科学应对，对于保证电力工程安全来说意义重大。

除了冻土以外，在我们国家辽阔的疆域里，还有各种形形色色的特殊土，今天，中国能建的电力工程师将打开电力工程“特殊土”图鉴，带领大家认识几种电力工程中常见的“特殊土”。

01 什么是特殊土？

特殊土是指分布在一定地理区域、有工程意义上的特殊成分、状态和结构特征的土。特殊土在特定物理环境或人为条件下形成，具有独特的工程特性。

我国的特殊土家族可谓是“人才济济”，包括黄土、冻土、盐渍土、软土等，各式各样的特殊土在不同的地方“安家”，历经沧海桑田，饱经风霜，也形成了千差百变的品性。

黄土

黄土虽然有着和我们一样的“黄皮肤“，但它的故乡却在中亚地区广袤的戈壁和沙漠，随着西伯利亚的强冷气流一路落脚到黄河中上游干旱半干旱草原地带。

在天然状态下，黄土十分刚强、坚硬，但在遇水和外力的扰动下，会产生显著的结构破坏，引发地基不均匀沉降、从而导致建筑物倾斜、梁柱开裂、结构破坏等情况出现。

多年冻土

在高纬度的天山、大兴安岭和高海拔的青藏高原盘踞着多年冻土，他的“脾气”会随着温度而改变，在冻结时会膨胀，在融化时又会下沉，从而对建筑设施进行破坏。

冻土在天然状态下保持着较好的强度，但在人为或气候变化的条件下，极易扰动，丧失其原有的强度，因此工程治理难度很大。

盐渍土

在西北内陆戈壁地区，由于干旱少雨和极大的蒸发量，盐分结晶富集和土混杂在一起形成盐渍土，地表像雪一样白皑皑的盐霜，就是盐渍土存在的证据。盐胀性、溶陷性与强腐蚀性是它的特点，如果处理不当，会对工程产生非常严重的影响。

有时候，它还会与冻土“狼狈为奸”，成为盐渍化冻土，合起伙来对工程进行破坏。

软土

软土又叫淤泥质土，主要孕育在沿海或内陆平原沼泽地中，再加上生物化学作用，导致了它的高有机质、高含水率，真可谓“又黑又软”，它们的抗剪强度低、并且还会随着时间不断的蠕变，真可谓“烂泥扶不上墙”。它们常常造成过大且不均匀的沉降，引起建筑物的倾斜甚至倒塌。

除此之外，特殊土家族还包括膨胀土、红黏土、人工填土等，他们无一不对电力工程的安全稳定产生着极大的威胁。

02如何对付特殊土？

“特殊土”虽难缠，但中国能建的勘测工程师们，在野外长期与特殊土的交手中，也总结和发展出了诸多对付它们的办法。

黄土 ☑

从上世纪50年代至今，黄土的湿陷性一直是西北地区大型电力工程的重要工程问题。

从60年代起的连城铝厂开始，到80年代的蒲城电厂，再到90年代的宝鸡二电厂以及在建的清水川电厂，中国能建西北院的工程师们在与湿陷性黄土近60年的“斗争”经验里，总结出诸多"克敌制胜”的妙招。

清水川煤电一体化项目电厂三期工程

针对湿陷性黄土这种“见水就软”的特殊土，使用防、排水措施将可能渗入土体的水源隔绝或引开，让“仇家”永不相见，湿陷性黄土自然就会变得平静下来。

强夯处理湿陷性黄土

如果无法阻止水进入土体，那就对黄土的“臭脾气”进行改造，利用人工和机械的力量强行夯实黄土，强迫它改变湿陷的习性。或是直接挖除换填、用桩基础直接穿透湿陷性土层，这样湿陷性黄土就没有机会再对工程设施“为非作歹”了。

在深厚层黄土区的陕西蒲城电厂，西北院在Q2黄土及深厚层黄土地基的评价和处理上取得了独到见解和工程经验，岩土工程勘测获得国家优秀勘察银质奖。西北院在黄土塬和河流阶地的一批国家大、中型电力工程中进行了大面积浸水试验、桩基试验及桩侧负摩擦力的测试，取得了丰富的实测资料和宝贵经验，并作为国家规范《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB 50025-2004）的主要参编单位，在深厚湿陷性黄土的勘测、评价与治理方面达到了更高水平。

冻土 ☑

青藏直流联网线路工程，是世界上海拔最高、穿越冻土区最长的直流输电项目，号称“电力天路”。沿线发育有特别多的冻胀丘、冰锥等冻土特有地貌。

青藏直流联网线路工程

与铁路和公路不同的是，输电线路铁塔的地基必须根植于永冻层内，在施工时必然会对天然状态下的冻土产生扰动。

西北院的勘测工程师们在充分了解和调查青藏高原冻土的基础上，摸索出一条从定位、勘测到设计全过程的输电线路多年冻土勘探设计模式。

此外，由于冻土十分敏感，在勘察中极易被扰动，同时还要考虑青藏高原的生态保护，因此西北院的勘测工程师们总结试验出了多物探、少钻探、轻便勘探、代表取样、室内重点试验的冻土勘察作业模式，探索创立了便捷快速的冻土评价方法，成功攻克了高海拔输电线路冻土问题。

青藏直流联网线路工程投运十年来，沿线地下冻土层总体保持稳定，实现了“电力天路”的稳定安全运行。

盐渍土 ☑

针对西北内陆地区的粗颗粒盐渍土，西北院经过多年的探索和工程实践的检验，已经熟练掌握了粗颗粒盐渍土的处理技术，通过回填碾压试验与浸水试验，可以充分了解粗颗粒盐渍土的工程特性，进而选择合适的处理方案。

预浸水法处理盐渍土

历经十年的攻关，西北院在国内率先（结合新疆地区工程）开展了粗颗粒盐渍土的大型室内外试验工作，对该类盐渍土的溶陷、盐胀性能及土质改良进行了系统勘察与研究，成功解决了粗颗粒盐渍土地区地基处理费用高、环境效益差的难题，完成了多项盐渍土地区重大发、输、变电工程，积累了盐渍土工程治理的成功经验，成果对于该类地区基础工程建设具有重大意义，获得了多项国家级及省部级优秀工程勘察奖。