张加伟
国网内蒙古东部电力有限公司赤峰供电公司 红山输电工区 内蒙古赤峰市024000
摘要:煤炭资源的大规模开采使得许多输电线路不得不通过煤矿采空区。目前采用的主要技术方案包括尽量避开采空区、采用保护性大板基础、预留煤柱、对采动影响区进行地基处理。总结了大板基础的经济可行工程量，计算了不同地形地质条件下800千伏、500千伏、220千伏等典型大板基础的技术经济指标，可作为方案比选和投资计算，也可作为现阶段技术经济人员和评审人员的参考标准。
关键词:采空区，防护大板基础，造价研究
1研究背景
采空区对工程造价的影响很大，需要在设计阶段加强技术经济指标的控制，合理降低工程造价。因为大板基础的成本往往和线路本身的成本混在一起，很难区分。在方案比选和设计文件审查阶段，各单位更加重视大板基础的造价。因此，在已投产的工程中，有必要对采空区防护大板基础的造价进行总结和研究。
2采空区输电线路工程设计技术方案
对于穿越采空区的输电线路，并不是为了避免未来可能出现的杆塔倾斜。在施工阶段，采取一定的技术措施，使其具有一定的抗变形能力，并能保证斜塔倾斜后可以校正复位，经过简单处理后可以继续使用。
目前采空区设计的技术方案包括尽可能避开采空区，采用防护板基础，预留煤柱，对采空区影响区域进行地基处理。
2.1大板基础的保护
采空区输电线路防护板基础的设计主要遵循以下原则:
1)采厚比在30 ~ 100之间，不论电压等级和采矿方法，均采用增加锚栓外露长度+钢筋混凝土板基础+保护大板的措施；
2)常规线路(常规线路是指UHV输电线路、跨区域输电线路、干线输电线路等以外的输电线路。)，当采厚比大于100时，一般不再采取保护大板基础的措施；
3)对于重要线路，当采矿方法为长壁式，且采矿厚度比小于150时，采取保护大板基础的措施。
2.2关于预留煤柱
煤矿区预留的安全煤柱需要根据煤层埋深和上覆岩层岩性以一定的扩散角度留出，往往需要留出一定宽度的保护带，因此需要覆盖的煤炭资源量相当大。
以开采深度与厚度之比为30为例:
煤层埋深180米，煤层厚度6米，松散层50米，移动角度45度，岩层130米，移动角度75度，底塔压煤19万吨。按每吨6.5元计算，预留煤柱补偿124万元。如果煤层埋深为400 m ~ 800 m，煤柱扩散角按75°计算，煤柱底部宽度达到240 m ~ 450 m，煤柱底部连成一片，则煤矿不开采。对煤矿开采影响很大，一般不建议设置安全支柱。
从上面的例子可以看出，预留煤柱的好处是可以保证输电线路铁塔不受采煤影响，缺点是预留煤柱量巨大，补偿量通常是建设单位无法承受的，所以一般不考虑为输电线路预留安全煤柱。
2.3地基处理原则
对于开采后尚未稳定的采空区，如果稳定性评价不能满足工程施工要求，且施工时间短，不能等待地表变形稳定，可考虑采用注浆法和干砌石支护法对现有采空区进行处理。
目前，国内外不稳定采空区一般采用注浆法。但由于采空塌陷的影响因素较多，具有不确定性，往往不能按预期充填，充填效果不理想。与铁塔基础投资相比，注浆充填成本更高。目前输电线路采空区多为未来采空区，即线路通过时煤矿尚未开采，地下也未出现开采空洞。因此，在施工阶段很难采用灌浆法和干砌石支护法处理地基，经济成本高。
3不同电压等级的主塔保护大板基础设计
基于以上设计技术方案的分析，目前较为经济可行的方案主要是采用防护性大板基础。同时可以得出结论，通过采空区的线路电压等级主要为800千伏、500千伏和220千伏，基础设计应考虑塔标称高度、塔型、塔重和基础类型，计算确定大板基础的尺寸(厚度和宽度)和加固形式。
4常见电压等级保护大板基础单基价计算
4.1计算基础
为使计算结果具有代表性，本次不同电压等级的保护板基础费用计算中，对典型方案的项目划分、定额、收费标准、社保及公积金费率、材料价格、材料运输距离、地形比例、地质比例等进行了适当设置。具体如下:
1)防护板基础费用根据不同的电压等级和直线/张力塔类型分别计算，每个方案设置单一的地形和地质，地形分为平地、丘陵和山地，地质分为普通土、松散砂和岩石。由于目前采集的数据中，平坦地形条件下的煤矿采空区岩石地质条件很少，因此没有针对这种情况进行计算。
2)严格执行《电网建设预算编制计算标准》(2013年版)，采用最新的《2013年版电力建设项目定额计价表:输电线路工程》进行计算。最终包含的投资指标是本体项目成本与准备基期价差之和。
3)目前收集的煤矿采空区护板基础设计案例均位于山西省，因此收费标准考虑为三级区域。现行文件规定社保费31.1%，住房公积金10%。
4)按常规工程考虑材料运输的平均距离，汽车运输距离统一定为25公里，人工运输距离平坦地形定为0.25公里，丘陵地形定为0.5公里，山地地形定为0.8公里。
5)定额中未列出的材料主要为基础材料，参考山西省工程建设标准定额站2018、2019年发布的《山西省工程建设标准定额信息》。经过梳理、比较和分析，得出基本材料价格波动较小的结论。
6)人才机器调整系数文件参照《电力工程造价与定额管理站关于印发2013年版电力建设工程预算定额及调整2018年价格水平的定额[2019]7号通知》执行。
4.2成本计算结果
根据上述标准，计算了不同地形和地质条件下各电压等级典型大板基础的造价。220kV单回路直塔每座投资约6 ~ 16万元，多为平丘地形条件下不到10万元，山地地形条件下10万元以上；220kV单回路张力塔每座基础投资约10 ~ 20万元，其中平地丘陵地形、普通土及松散砂岩地质条件下每座基础投资约10 ~ 14万元，山地丘陵地形地质条件下每座基础投资约18 ~ 20万元。500kV单回路直塔每个基地投资约11-30万元，其中平坦地形条件下每个基地投资不足15万元，丘陵岩石、山地松散砂岩、山岩均超过22万元；500千伏单回路张力塔每座基础投资约16 ~ 45万元，其中平地、丘陵普通土、丘陵松散砂、山地普通土每座基础投资不足26万元，丘陵岩石、山地松散砂、山地岩石每座基础投资33万元以上。800千伏单回路直塔每座投资约32 ~ 95万元，其中普通土质和松散砂岩地质条件下每座投资不到60万元，岩石地质条件下达到80 ~ 95万元；800千伏单回路张力塔每座投资约40 ~ 130万元，其中普通土质和松散砂岩地质条件下每座投资不到100万元，岩石地质条件下达到110 ~ 130万元。
随着地形和地质条件的恶化，大板的成本越来越高。220千伏直塔、张力塔、500千伏直塔大板基础造价随地形地质变化不大，多集中在10万元/基础至30万元/基础之间。800kV塔式大板基础造价相差较大，直塔从30万元/基础到100万元/基础，张力塔从40万元/基础到130万元/基础。
在相同地质条件下，丘陵地形的成本是平坦地形的1.1 ~ 1.3倍，山地地形的成本是平坦地形的1.5 ~ 1.8倍。相同地形条件下，松散砂砾的地质成本是普通土的1.1 ~ 1.5倍，岩石的地质成本是普通土的1.7 ~ 2.2倍。
5结论
总结了煤矿采空区的主要设计技术方案，并以山西地区煤矿采空区输电线路工程防护板基础设计方案为基础，统计了主要塔式板基础的工程量。根据最新的预规、定额、执行文件、案例定位费和材料价格，根据不同的电压等级和不同的杆塔类型，分别计算不同形状和地质条件下的护板基础费用，得出以下结论:
1)在路径受限的情况下，与预留煤柱和采空区地基处理相比，塔基采用保护大板基础的方案最为经济。
2)2)220kv单回路直塔每座投资约6 ~ 16万元，单回路张力塔约10 ~ 20万元。
3)3)500kv单回路直塔每座投资约11 ~ 30万元，单回路张力塔约16 ~ 45万元。
4)800kV单回路直塔每座投资约32 ~ 95万元，单回路张力塔约40 ~ 130万元。
5)相同地质条件下，丘陵地形的成本是平坦地形的1.1-1.3倍，山地地形的成本是平坦地形的1.5-1.8倍。
6)相同地形条件下，松散砂砾的地质成本是普通土的1.1-1.5倍，岩石的地质成本是普通土的1.7-2.2倍。
参考文献:
［1］Q/GDW1862—2012，架空输电线路采动影响区杆塔及基础设计导则［S］．