电力百科

输电线路设计勘测

2022-10-08

survey and exploration for transmission line design

简介

交直流架空输电线路设计阶段进行的工程勘测。按其工作阶段不同,可分为初步设计阶段勘测(简称初勘)和施工图设计阶段勘测或最终勘测(简称详勘或终勘)。对特别重要或非常复杂的线路,为进行投资决策的技术论证,在初勘前还有可行性研究阶段勘测。初勘的主要任务是选线,即根据室内图上选线,通过现场踏勘和重点仪器勘测,做好路径方案比较选择,查明地貌、地物、地质、水文、气象等条件, 为编制初步设计提供勘测报告和有关基础资料。详勘的主要任务是根据批准的路径方案进行详细仪器勘测,取得勘测成果,为编制施工图设计提供勘测报告和有关技术资料。按勘测发展阶段不同,可分为传统方法勘测和现代方法勘测。现代方法主要应用了航空遥感、全球卫星定位系统(GPS)、全站型仪器、数字地面模型 (DTM)和机助测图等技术。按勘测作业方法不同, 可分为常规方法勘测和航空遥感方法勘测。

常规方法勘测 勘测内容包括测量、地质、气象、水文等方面。常规方法勘测工作程序一般为接受任务、准备工作、野外作业、整理资料、编写勘测报告等。

测量工作 初勘时,对影响线路路径的地物、地貌进行调绘,在协议区、大跨越区的地形复杂地段,必要时用仪器定线落实路径,测绘平面图或平面、断面图。详勘时,测量工作有定线测量、中心线测量、平面测量、断面测量、平面及高程联系测量、杆塔定位测量等内容。

(1)定线测量。根据批准的路径方案,将输电线路的起点、终点、转角点和方向点在实地用标桩固定的测量工作。分直接定线和间接定线两种方法。直接定线是在现场踏勘测定; 间接定线是按照设计的坐标或距离根据大地控制点或其它固定标志, 用经纬仪或光电测距仪测定。根据定线测量的结果,将路径准确地绘制在路径方案图上, 供编制设计文件之用。

(2)中心线测量。也称导线测量,即测量输电线路中心线上桩间的距离、高差和转角点(方向点)与其前后相邻的转角点(方向点)的水平角,以建立起平面、高程控制点,供平面测量、断面测量、交叉跨越测量和定位测量之用, 一般用经纬仪或光电测距仪施测。

(3)平面测量。利用平面、高程控制点,采用极坐标法或支距法测量输电线路经过地段有关的交叉跨越、平行接近的各种地物、地貌特征点的坐标和高程,常用经纬仪或光电测距仪施测。

(4)断面测量。对一定方向剖面的地面起伏状况进行的测量工作。包括中线下纵断面测量、边线下纵断面测量、风偏横断面测量和接近电线最短距离的危险点测量。常用经纬仪或光电测距仪施测。根据中心线测量、平面测量、断面测量的结果绘制输电线路平面、断面图。

(5)平面及高程联系测量。输电线路的起讫点要与变电所取得统一的平面和高程关系。输电线路通过或接近城市、工矿、重要设施或其他协议地区,须取得统一坐标时,要进行平面联系测量。输电线路跨越河流、湖泊、水库、淹没区及河网地段时,跨越规划铁路、公路、管道等建筑设施时,根据需要进行高程联系测量。为了征购土地,取得协议,计算危险、干扰影响,做好保护设计,须进行相对位置的联系测量。按不同要求采用经纬仪、光电测距仪或水准仪施测。

(6)杆塔定位测量。按照设计排定的杆塔位置与相邻控制点的距离和高差, 用经纬仪或光电测距仪对杆塔中心用标桩在实地测定,以供施工使用。必要时,还要测量 (杆) 塔基断面图或地形图。

地质工作 初勘时,主要通过搜集资料、现场踏勘和重点勘探,为编制初步设计(即路径方案选择、线路工程地质分段评价和重大跨越杆塔基础设计) 提供工程地质资料。详勘时,主要通过地质勘探与试验(包括坑探、钻探、物探、原位测试和土工试验),提供不同杆塔基础和接地装置设计所需要的地质资料和稳定性评价资料。按地质条件复杂程度,地质勘测分为一般地质勘测和重点地质勘测两种。

(1)一般地质勘测。对地质条件、地貌单元简单地段的地质勘测。根据经验和采用坑探、触探、钻探、原位测试等勘探试验工作, 对杆塔位置的地质状况进行逐基鉴定。按设计要求提供杆塔地基岩土的物理力学指标和工程地质、水文地质条件,如:地震基本烈度、岩土电阻率、冻结深度、地基容许承载力、基础稳定性评价;土的名称、状态、内摩擦角、凝聚力、容重、上拔角;地下水位、水的侵蚀性;岩石名称、岩性、构造、产状、风化程度、节理裂隙发育情况和利用岩石基础的可能性等。

(2)重点地质勘测。对特殊的地貌,岩溶、滑坡、泥石流、崩塌、冲沟等不良物理地质现象,软土、黄土、膨胀土、人工填土等特种岩土,大的或重要的交叉跨越以及采用特殊设计和特殊基础的区段或地点的地质勘探。重点地质勘测采用地质测绘、钻探、物探、原位测试和土工试验等方法进行。除按设计要求提供一般地质勘测的物理力学指标,工程地质、水文地质条件和杆塔基础地质柱状图或剖面图外,还要针对各种特殊条件以及为处理不良地质问题采取技术措施,分别提供相应的勘探、测试和评价资料,如:静力或动力触探,载荷试验,三轴剪力试验,十字板剪切试验,振动波速测试,残余抗剪强度试验,孔隙水压力测试,桩基容许摩擦力试验,以及边坡稳定、河床质分析等资料。对直流输电线路还须提供接地电极地区的电阻率、热导率、热容率、温度和含水量等大地特性资料。

气象工作 获取重大荷载及防雷、防电晕等设计气象条件,为编制设计文件和技术鉴定提供基础资料。查勘项目有沿线不同地段的大风、重冰、降水、雷电、气温、气压、日照和空气密度等。气象资料主要向有关气象部门搜集,野外工作的重点是大风、重冰调查和重冰观测。

(1)大风调查。对输电线路经过地段曾发生过8级以上大风的调查。通过搜集资料、现场踏勘和社会访问,查明大风的类型、发生的时间、地点、路径、风速、风向、频率、瞬时风速变化和受灾情况等,以便分析计算在一定重现期、一定时段、一定高度和一定方向条件下的设计基本风压。

(2)重冰观测。对输电线路经过地段架空线上覆冰厚度大于一定数值(中国定为20mm)的典型地点,在模拟线或现有输电线上进行观察和测验工作。通过短期观测,同附近有长期观测资料的台、站建立相关关系,以确定在一定重现期、一定高度、一定线径、一定方向条件下的架空线覆冰厚度或单位长度的覆冰重量。观测主要项目有覆冰过程、类型(雾凇、雨凇、湿雪、混合冻结物等)、形状、单位长度的覆冰重量和相应的气温、气压、风向、风速、湿度、天气现象等。

水文工作 对输电线路跨越的河流、湖泊、海峡、海湾和现有或拟建的水库、渠道、新开河、分洪区等水域进行的水文勘测工作。初勘时,主要通过搜集资料和现场查勘,提供线路沿线各段历史最高洪水位、最高内涝水位、内涝范围与持续时间、漂浮物、流冰、河床演变以及水利规划等资料。对重要河流的跨越河段,还须论述河道主流变化、河滩演变、河床稳定性以及各种不利因素,为选择最佳路径方案提供资料。详勘时,经过调查测验和分析计算,确定对输电线路杆塔设计位置有影响的历史最高洪水位、设计洪水位、常年洪水位、航行时最高水位、流冰时最高水位、漂浮物、河床演变等。如在河中设塔,还要提供水深、漂浮物种类、流冰尺寸与相应的最高水位及最大流速、流向和塔基冲刷深度等资料。若输电线路跨越海峡、海湾和感潮河流,确定洪水位时还要考虑潮位和风浪的影响,当输电线路通过水库下游时,则要确定溃坝洪水及溃坝的冲刷影响。水文调查的主要工作有河床演变调查、历史洪水位调查。水文分析计算的主要工作有设计洪水位确定和杆塔基础冲刷计算。

(1)河床演变调查。在水流与河床互相作用下的河道形态的变化称为河床演变。它是河道形成和发展的整个历史过程。由于河床受内力和外力的作用,特别是水能变化和水流侵蚀作用,使河床永远处于不停息的变迁中。河床演变按形态不同可分为纵向变形和横向变形,两种变形对杆塔基础安全都有很大影响。河床演变调查就是对输电线路跨越河段通过实地查勘、测量、搜集资料和访问等方法,查明河床的历史和现实状况,分析今后可能变化的趋势,为选择合理的路径和杆塔位置提供资料。

(2)洪水位调查。对无资料或短缺资料地区确定洪水位的一种主要方法,其目的是根据历史或近期(包括当年)发生的洪水情况,推算设计洪水位,以满足工程建设和运行的需要。调查内容有洪水痕迹、洪水发生时间、重现期、洪水持续时间、洪水形成的原因(如暴雨、凌汛、融雪、山体崩塌、溃坝等)以及近年变化趋势等。通常采用的调查方法主要有实地访问和历史文献搜集、考证等。

(3)设计洪水位确定。设计洪水位指设计拟定的带有出现频率或重现期的、符合设计标准的洪水位。输电线路的设计最高洪水位常取重现期为100年,即出现频率为1%。确定设计洪水位的计算方法有三种:①有长系列洪水位资料时,采用年极值法(从每年洪水位中选取一个最大值),按数理统计的计算方法,求得设计洪水位。②只有短系列洪水位资料时,尽可能地通过相关分析,同有长系列资料的站点建立相关关系,插补延长短系列洪水位资料,再按数理统计方法求得设计洪水位。③无洪水位资料时,一是通过洪水调查求得设计洪水位;二是根据设计暴雨,通过产流、汇流计算推求洪峰流量,再经水位—流量关系曲线求得设计洪水位;三是通过相似流域建立类比关系,依据流域面积、洪峰流量、计算断面面积、河床糙率、河床比降等因素推算设计洪水位。

(4)杆塔基础冲刷计算。杆塔基础立在河流中受水流冲刷深度的计算。包括三部分:河槽自然演变冲刷、杆塔基础压缩河槽所引起的一般冲刷和杆塔基础周围的局部冲刷。总冲刷深度为上述三部分冲刷的组合。

航空遥感方法勘测 主要有航空摄影测量和遥感方法勘测。它是按照摄影测量和遥感的原理和方法,利用航摄像片丰富的信息,经过野外工作和室内处理,以取得各专业在选线、定位中所需要的全部或部分勘测资料。

测量工作 架空输电线路航空摄影测量简称输电线路航测。其内容一般包括资料搜集、踏勘、选线、航空摄影、航测外业、航测内业、放位、检验和资料整理。

(1)航测选线。分为航空载人目视选线和航摄像片选线两种。航空目视选线是利用航空飞行器和观测与记录设备,对照地形图、航摄像片,从空中通过目视观测,岛瞰输电线路路径经过地区的地物、地貌,以选择线路路径走向、转角点和重要交叉跨越点的概略位置,同时进行摄影、录像。航空目视选线一般用于可行性研究或初勘工作中。航摄像片选线简称航片选线,是利用航摄像片在立体镜或判读仪下观测立体模型, 进行反复比较,选出线路路径,将线路的起点、终点、转角点和方向点用刺点设备准确地刺到航摄像片上。通常在初勘时,根据室内选线在地形图上标定的路径,同航摄像片相互比较,选出合理路径方案。详勘时,根据批准的路径方案和工程要求, 在大比例尺航摄像片上进行选线。

(2)航空摄影。当线路通过地区缺乏航摄像片,或虽有像片但比例尺过小、时间较久或地物、地貌变化较大时, 在线路路径基本确定后, 可进行专门的航空摄影。

(3) 航测外业。包括野外控制测量、调绘和放线(定线)。野外控制测量包括基础控制测量和像片控制测量两部分, 使用的仪器有光电测距仪、GPS等。调绘需在充分搜集资料的基础上进行, 要满足线路路径选择和平面、断面图成图的需要,一般采用室内判绘与野外调绘相结合的方法。放线是严格按航摄像片所选的路径,在现场判读明显地物点,用距离交会法或测距法定出转角点或方向点的平面位置。

(4)航测内业。包括像片镶嵌、选点刺点、量测、电算和测图。测图方法主要有三种:①精密立体测图仪测图。采用模拟式精密立体测图仪,其成果为线划图。②解析测图仪测图。全套仪器由高精度的立体坐标量测仪、电子计算机、数控绘图桌、相应的接口设备和伺服系统组成,其成果为数据或图形。③计算机辅助测图系统测图,即机助测图。整个系统构成和测得的成果与解析测图仪的基本相同, 只是数据采集还包括模拟式立体测图仪。前一种方法实现了自动制图,但测线需手工改编,如采用计算机辅助设计CAD,则需对线划图进行数字化处理。后两种方法实现了机助测图,并可建立DTM,其成果既能满足手工排位要求, 同时都为CAD提供了条件。随着电算、影像相关、正射投影等技术的发展和仪器价格的降低, 全自动数字测图仪不久将在输电线路勘测中得到应用。

(5)航测放位与检测。航测放位也称航测定位。根据设计人员在平面、断面图上所排定的杆塔位置,在实地用标桩逐一固定。可采用经纬仪、光电测距仪或GPS等仪器, 根据测量控制点或明显地物点放位。放位后立即对档距、高差、水平角、重要交叉跨越和平行接近的地物、危险点的安全距离进行检测。

地质工作 输电线路航空工程地质主要利用航空目视和摄影资料的判释和调绘的成果, 对照地质图和地形图, 分析研究输电线路经过地区的地质构造、地貌、岩土和滑坡、崩塌、岩溶及泥石流等不良物理地质现象分布, 为选线提供地质测绘资料。

气象工作 输电线路航空工程气象主要用于初勘选线。利用摄影资料结合地形图和气候图分析重要天气形势下的冰雪覆盖、云雾分布、植被损坏、大风路径等情况。一般采用航空目视以及航摄资料判释和调绘,对输电线路经过地区的气象条件进行分段, 为选线和技术鉴定提供气象资料。

水文工作 输电线路航空工程水文主要利用航空目视以及摄影资料的判释和调绘的成果, 根据航测平面图、地形图、水文特征点的平面坐标和高程资料,分析研究河流形态、河床演变、主槽摆动、水流方向和地面水淹没范围等。若保留有历史航摄像片,可以重叠对照,对河床演变做出纵向和横向变形的定量分析,为选线和技术鉴定提供水文资料。

拓展资料