軟土地基中 110 kV 輸電線路樁基礎(chǔ)分析比較

鐘維軍

（寧波市電力設(shè)計院有限公司， 浙江 寧波 315021）

軟土地基中 110 kV 輸電線路樁基礎(chǔ)分析比較

鐘維軍

（寧波市電力設(shè)計院有限公司， 浙江 寧波 315021）

針對架空輸電線路中樁基礎(chǔ)造價偏高的現(xiàn)狀，以軟土地基輸電線路樁基礎(chǔ)的選型和設(shè)計為例，通過分析比較，探索最經(jīng)濟的樁基礎(chǔ)型式，并指出了樹根樁基礎(chǔ)在軟土地基中的應(yīng)用前景。

軟土地基；輸電線路；樁基礎(chǔ)；比較

目前， 在 110 kV 架空輸電線路設(shè)計中， 由于設(shè)計水平參差不齊，造成整條線路造價差別較大，尤其在基礎(chǔ)造價方面存在比較大的浪費。對110 kV 輸電線路基礎(chǔ)進行優(yōu)化設(shè)計， 能夠有效降低輸電線路的造價，更好地體現(xiàn)全壽命設(shè)計的理念。

在 110 kV 架空輸電線路工程建設(shè)中， 樁基礎(chǔ)型式多種多樣，可因地制宜加以選擇。寧波地區(qū)地處海邊、地下水位高，地基一般為淤泥層或淤泥質(zhì)粘土，承載力較差，為此，根據(jù)鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的技術(shù)經(jīng)濟指標，提出相對經(jīng)濟的鉆孔灌注樁的型式，并指出樹根樁基礎(chǔ)在軟土地基應(yīng)用中的優(yōu)勢。

1 樁型式選擇

根據(jù)寧波地區(qū)的氣象條件和現(xiàn)有的桿塔型式，取荷載相對較大的大轉(zhuǎn)角塔 SJR32-SJR34 鐵塔的滿應(yīng)力荷載作為樁基礎(chǔ)的設(shè)計荷載，以寧波地區(qū)比較典型的地質(zhì)情況作為樁基礎(chǔ)設(shè)計的地質(zhì)條件， 地下水位取地面以下深度 0－2m，具體荷載和地質(zhì)資料見表1、表2。

表1 樁基礎(chǔ)荷載設(shè)計值

表2 樁基礎(chǔ)典型地質(zhì)情況

根據(jù)表1、表2中的荷載及地質(zhì)情況，選擇相應(yīng)的樁基礎(chǔ)，根據(jù)樁徑和樁數(shù)的不同確定相應(yīng)的樁長。由于寧波地區(qū)線路路徑比較狹小，多為河網(wǎng)泥沼地形，基礎(chǔ)施工場地受限制比較多，因此下面就寧波地區(qū)輸電線路基礎(chǔ)中常用的低樁承臺的鉆孔灌注樁單樁、雙樁、四樁基礎(chǔ)和樹根樁基礎(chǔ)進行分析比較。 具體樁型式見表3－表5。

2 樁基礎(chǔ)計算

由于土層的不均勻性及土層特征值的變化，造成實際樁基礎(chǔ)承載能力和計算樁基礎(chǔ)承載能力相差較大。 GB 50007-2002《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》指出：“單樁豎向承載力特征值應(yīng)通過單樁豎向靜載荷試驗確定?！?/p>

本文采用的樁基礎(chǔ)主要是根據(jù)文獻[2]， 同時參照文獻[1]、[3]、 [4]樁基礎(chǔ)設(shè)計相關(guān)條款進行設(shè)計，主要包括樁下壓承載力、上拔承載力設(shè)計，樁水平承載力和位移設(shè)計，樁本體承載力、裂縫控制計算和承臺設(shè)計等。采用的樁基礎(chǔ)根據(jù)寧波地區(qū)的具體情況， 取立柱露土高度為 500 mm，控制樁頂?shù)乃轿灰茷?10mm， 樁體本身的裂縫寬度為 0.2mm。 相關(guān)公式在此不再贅述。

3 樁基的技術(shù)經(jīng)濟指標比較分析

根據(jù)樁基計算公式和相應(yīng)規(guī)范的條文，結(jié)合荷載條件和地質(zhì)情況，對3個塔型的上拔下壓工況分別產(chǎn)生一組不同樁徑、不同樁數(shù)的樁基礎(chǔ)，具體技術(shù)參數(shù)見表3－表5。

3.1 技術(shù)指標分析

（1）同一地質(zhì)情況和同一荷載條件下， 樁長一般隨著樁徑的增大而減?。ㄒ妶D1）， 隨著樁數(shù)的增多而減小，也就是說樁長跟樁徑和樁數(shù)都成反比。在同一樁數(shù)情況下，樁的混凝土方量隨著樁徑的增大而增大，在樁徑相同的情況下，混凝土方量隨著樁數(shù)的增多而增大。

表3 SJR32-27 上拔、 下壓荷載下的樁基技術(shù)經(jīng)濟指標

表4 SJR33-27 上拔、 下壓荷載下的樁基技術(shù)經(jīng)濟指標

圖1 2樁基礎(chǔ)在各種荷載工況下的樁長比較

（2）鋼筋重量一般隨著樁數(shù)增多而增大。 4 樁以上樁型，鋼筋用量隨著樁徑的增大而增大，2樁基礎(chǔ)樁徑為 800mm 以下時隨著樁徑增大而減少， 1 000mm 以上隨著樁徑增大而增大。 這主要是由于樁數(shù)相對較少，樁徑較小時水平荷載產(chǎn)生的彎距使小直徑樁的配筋大大增加，對于單樁基礎(chǔ)，這點影響更大，且部分單樁和雙樁的水平位移滿足不了設(shè)計要求。

（3）由圖2 可得， 四樁基礎(chǔ)和樹根樁基礎(chǔ)的樁頂水平位移明顯小于其他形式的樁基礎(chǔ)；同樣根數(shù)的樁基礎(chǔ)，樁徑大的樁頂水平位移明顯小于樁徑小的樁基礎(chǔ)。根據(jù)樁基礎(chǔ)的設(shè)計，關(guān)于水平位移的限制要求，須采用樁數(shù)相對較多、樁徑較大的樁基礎(chǔ)。

圖2 不同樁基礎(chǔ)類型在各種荷載工況下的樁頂位移圖

（4）樁徑更小的樹根樁基礎(chǔ)， 不管是混凝土方量還是鋼筋用量，相對其他多樁鉆孔灌注樁基礎(chǔ)都有明顯的優(yōu)勢。同單樁基礎(chǔ)相比，雖然技術(shù)指標差不多，但其受力性能、裂縫寬度和水平位移等指標要遠遠小于單樁基礎(chǔ)，且其施工器具簡單，場地限制相對較小，施工進出場方便，是樁基礎(chǔ)以后發(fā)展的趨勢。

3.2 經(jīng)濟指標分析

根據(jù)以上樁基礎(chǔ)的技術(shù)指標，對該樁基礎(chǔ)進行經(jīng)濟指標的比較，概算采用電力定額，得到經(jīng)濟指標如表3－表5 所示， 不同樁基礎(chǔ)的造價比較見圖3。由此不難得出：

（1）樁基礎(chǔ)的本體造價隨著樁數(shù)的增多而增大；在樁數(shù)相同情況下，一般是隨著樁徑的增大而增加，2 樁樁徑小于 800 mm 時，本體造價高同樣是由于水平荷載引起的技術(shù)指標和深度變化造成的。樁數(shù)相同樁徑不同時，造價隨著樁基長度不同而不同，這主要是由于樁基長度不同，造價定額隨著深度增加而不同。

表5 SJR34-27 上拔、 下壓荷載下的樁基技術(shù)經(jīng)濟指標

（2）對于技術(shù)指標相對較好的樹根樁基礎(chǔ)， 其經(jīng)濟指標卻相對較高（見圖3）。 這主要是鉆孔費用參照大直徑鉆孔灌注樁的定額，造成樹根樁基礎(chǔ)的造價上升，這也是目前影響樹根樁基礎(chǔ)大范圍應(yīng)用的最主要的因素之一。樹根樁造價如果按照土建定額計算，其經(jīng)濟指標則大大優(yōu)于相應(yīng)的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，且按土建定額算出來的樹根樁造價遠遠低于按電力定額計算出來的造價，造價比在 3倍以上，具體結(jié)果見表6。

圖3 不同樁基礎(chǔ)類型在各種荷載工況下的本體造價比較圖

表6 樹根樁基礎(chǔ)的造價分析

4 結(jié)論和建議

根據(jù)以上的比較分析和實踐檢驗，可得：

（1）在寧波地區(qū)的典型軟土地質(zhì)條件下， 各種塔型對應(yīng)的樁基礎(chǔ)，在滿足裂縫和位移要求時，經(jīng)濟指標隨著樁數(shù)的增多而增大。

（2）樹根樁是一種新型的樁基礎(chǔ)， 技術(shù)已經(jīng)比較成熟，而其定額對于現(xiàn)在的電力定額和土建定額來說，存在不合理之處，因此需要重新制定，以利于樹根樁基礎(chǔ)的大范圍應(yīng)用。

（3）樹根樁基礎(chǔ)的施工場地受限少， 施工器械進出方便，適合輸電線路桿塔基礎(chǔ)的實際需要。

5 結(jié)語

本文對寧波地區(qū)典型軟土地質(zhì)條件下樁基礎(chǔ)的選型設(shè)計進行分析比較，從技術(shù)指標和經(jīng)濟指標兩方面探索最經(jīng)濟合理的設(shè)計類型。分析表明了樹根樁基礎(chǔ)的優(yōu)點和應(yīng)用前景。

[1]GB 50007-2002 建 筑 地 基 基 礎(chǔ) 設(shè) 計 規(guī) 范[S].北 京 ：中 國建筑工業(yè)出版社，2002.

[2]DL/T 5219-2005 架 空 送 電 線 路 基 礎(chǔ) 設(shè) 計 技 術(shù) 規(guī) 定[S].北京：中國電力出版社，2005.

[3]JGJ 94-2008 建 筑 樁 基 技 術(shù) 規(guī) 范[S].北 京 ： 中 國 建 筑 工業(yè)出版社，2008.

[4]GB 50010-2002 混 凝 土 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 規(guī) 范[S].北 京 ：中 國 建筑工業(yè)出版社，2002.

（本文編輯：李文娟）

Analysis and Com parison of Pile Foundation for 110 kV Power Transm ission Line in Soft Soil Foundation

ZHONGWei-jun
（Ningbo Electric Power Design Institute Co.Ltd.， Ningbo Zhejiang 315021， China）

In view of the present situation of high cost of pile foundation for overhead transmission line，the paper analyzes and compares the design and types of pile foundation in soft soil foundation to seek themost economical design and presents the prospect of root pile application in soft soil foundation.

soft soil foundation； power transmission line； pile foundation； comparison

TM753

： B

：1007-1881（2010）06-0057-05

2009-10-19

鐘維軍（1981-）， 男， 浙江寧波人， 工程師， 從事電力線路勘測設(shè)計工作。