送電線路鐵塔斜柱式基礎(chǔ)在線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

王長勝

摘 要：送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須堅(jiān)持保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源的原則，根據(jù)線路的地形、施工條件、巖土工程勘查資料，綜合考慮基礎(chǔ)形式和設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：斜柱式基礎(chǔ)；直柱式基礎(chǔ)；灌注樁基礎(chǔ)

中圖分類號(hào)：TM753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、斜柱式基礎(chǔ)與直柱式基礎(chǔ)的對(duì)比

送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須堅(jiān)持保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源的原則，根據(jù)線路的地形、施工條件、巖土工程勘查資料，綜合考慮基礎(chǔ)形式和設(shè)計(jì)方案。送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，這是《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做出的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)要求：比如對(duì)《混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《磚石結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》等設(shè)計(jì)規(guī)范提出的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)要求，而對(duì)于天然地基設(shè)計(jì)，也就是說地基、基礎(chǔ)的承載力和穩(wěn)定性計(jì)算，仍然是原來的安全系數(shù)法。

在廣東省中山市04年以前的舊線路基礎(chǔ)絕大多數(shù)采用直柱型板塊基礎(chǔ)，少數(shù)的跨越塔采用灌注樁基礎(chǔ)。05年以后《架空送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》新增加了斜柱式板塊基礎(chǔ)。由于中山表層地質(zhì)的限制，在送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方面更適合斜柱式基礎(chǔ)。

下面先對(duì)斜柱式基礎(chǔ)與直柱式基礎(chǔ)做一對(duì)比

由于新版的《架空送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》中仍然采用原來的安全系數(shù)法，計(jì)算方法未發(fā)生變化，為了堅(jiān)持保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源的原則，只有從合理的受力角度來滿足此原則。

斜柱式基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)受力的合理點(diǎn)主要相對(duì)于舊版《線路基技規(guī)》的直柱式基礎(chǔ)而言。斜柱式基礎(chǔ)主要受力，是通過塔腿的主材插入角鋼直接傳到基礎(chǔ)底部，基礎(chǔ)柱頂部只作用有鐵塔斜材的，很小的水平分力，因此，作用在整個(gè)基礎(chǔ)上的彎矩是非常小的，從而不但大大提高了基礎(chǔ)抗傾覆的穩(wěn)定性，而且由于基礎(chǔ)主柱作用彎矩非常小，主柱斷面面積可按構(gòu)造最小尺寸確定，一般基礎(chǔ)主柱配筋也可按構(gòu)造配置就可以了；由于地基的凈反應(yīng)力的減小，使得基礎(chǔ)底板的作用彎矩減小，當(dāng)然基礎(chǔ)底板的混凝土及配筋量也相應(yīng)的減小許多。

為減化計(jì)算起見，一般可以直接利用鐵塔計(jì)算程序算得的基礎(chǔ)作用力（直角坐標(biāo)系）進(jìn)行基礎(chǔ)受力分析，其結(jié)果是等效的：此時(shí)基礎(chǔ)呈偏心受壓或偏心受拉工作狀態(tài)，對(duì)基礎(chǔ)的作用這種偏心力是有利的（產(chǎn)生負(fù)彎矩），可以等效的反映出整個(gè)基礎(chǔ)受力的合理性和優(yōu)越性，其與直柱式基礎(chǔ)受力機(jī)理的對(duì)比分析如圖1所示

直柱式基礎(chǔ)受力機(jī)理： 地基下壓穩(wěn)定計(jì)算：地基最大壓應(yīng)力：

A=a×b ；；； ∑N=N+G土+G基。

基礎(chǔ)上拔穩(wěn)定計(jì)算：

斜柱式基礎(chǔ)受力機(jī)理 ；地基下壓穩(wěn)定計(jì)算：地基最大壓應(yīng)力：

A=a×b ；；；∑N=N+G土+G基。

基礎(chǔ)上拔穩(wěn)定計(jì)算：

H/T=0.15～0.4，m=1.0～0.9；

H/T=0.4～0.7，m=0.9～0.8；

H/T=0.7～1.0，m=0.8～0.75

K1、K2：基礎(chǔ)上拔穩(wěn)定安全系數(shù)；

G土：基礎(chǔ)上拔土體重量；

G基：基礎(chǔ)重量；

m：水平力對(duì)上拔力的影響系數(shù)；

T； T；

Hx1；

Hy1；

從直柱式基礎(chǔ)與斜柱式基礎(chǔ)的受力原理來看，斜柱式基礎(chǔ)更趨近于實(shí)際受力情況，更加合理化，更加適應(yīng)中山地區(qū)的淤泥地質(zhì)。

二、實(shí)際工程中的應(yīng)用

1工程名稱：110kV柴朗線10#-15#改造工程；

2工程位置：本工程位于中山市火炬開發(fā)區(qū)；

3工程簡介：本工程是為了新建廣州至珠海城際輕軌的建設(shè)而進(jìn)行的升高改造，本工程新建鐵塔兩基：N11A、N12A；基礎(chǔ)全部采用灌注樁基礎(chǔ)。但是由于現(xiàn)場青苗賠償?shù)葐栴}無法施工，使得N12A鐵塔需要沿大號(hào)方向移位102m，移位后基礎(chǔ)位于山腳下方。

4基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：基礎(chǔ)位于山腳下，現(xiàn)場初步勘測，由于樁機(jī)等大型施工機(jī)械無法進(jìn)場施工，暫定基礎(chǔ)采用大板基礎(chǔ)或人工掏挖基礎(chǔ)（需根據(jù)地質(zhì)勘測報(bào)告確定）。

5地質(zhì)勘測：

Ⅰ腿 淤泥：4.3m、強(qiáng)風(fēng)化2.0m、中風(fēng)化5.0m；

Ⅱ腿 淤泥：5.0m、強(qiáng)風(fēng)化1.4m、中風(fēng)化5.0m；

Ⅲ腿 淤泥：5.1m、強(qiáng)風(fēng)化1.2m、中風(fēng)化5.0m；

Ⅳ腿 淤泥：4.2m、強(qiáng)風(fēng)化2.3m、中風(fēng)化5.0m；

6基礎(chǔ)設(shè)計(jì)存在問題：

N21A鐵塔基礎(chǔ)作用力為T=90t、N=120t、HX=25t、HY=10t。

根據(jù)原設(shè)計(jì)的初步假想，采用大板基礎(chǔ)或人工掏挖基礎(chǔ)；但根據(jù)地質(zhì)報(bào)告情況，此處鐵塔基礎(chǔ)位于山腳下，地質(zhì)按一定坡度進(jìn)行分布，如果采用大板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)底板需置于持力層，此處選擇在強(qiáng)風(fēng)化層，但是考慮到地質(zhì)按照一定坡度分布，如果僅置于強(qiáng)風(fēng)化層的表面，則基礎(chǔ)抗側(cè)滑強(qiáng)度不足，但如果基礎(chǔ)底板置于強(qiáng)風(fēng)化層下方，則基礎(chǔ)埋深在5m以上，由于無法進(jìn)大型施工機(jī)械，且需進(jìn)行鋼板樁護(hù)基，無形中增加了施工危險(xiǎn)及施工成本；即便是修通道路進(jìn)入大型施工機(jī)械，則成本比原設(shè)計(jì)所用灌注樁基礎(chǔ)要大很多。

根據(jù)地質(zhì)情況也無法采用采用人工掏挖基礎(chǔ)，因?yàn)樯习氩糠譃橛俜e地質(zhì)。采用人工掏挖基礎(chǔ)危險(xiǎn)系數(shù)相應(yīng)增大很多，淤泥下方為強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化采用人工掏挖基礎(chǔ)也不現(xiàn)實(shí)。

7基礎(chǔ)設(shè)計(jì)處理方法：

由于電力工程《架空送電線路基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》仍然采用安全系數(shù)法，故此處設(shè)計(jì)僅需滿足設(shè)計(jì)中所要求的下壓、上拔、傾覆演算的要求即可，經(jīng)過現(xiàn)場多次勘查，結(jié)合地質(zhì)報(bào)告，最后征得施工部門意見確定此基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的條件如下：

基礎(chǔ)埋深要小大于2.5m（基礎(chǔ)維護(hù)可以采用松樁處理）；

如果需采用灌注樁基礎(chǔ)，則灌注樁基礎(chǔ)深度不能深于中風(fēng)化（不能采用沖鉆，因?yàn)榇撕贤瑸榭偘贤?，如果超出原合同部分則由施工部門自行承擔(dān)）。

基礎(chǔ)材料用量、地基處理措施等費(fèi)用不能超出原設(shè)計(jì)范圍。

根據(jù)以上條件，結(jié)合本基礎(chǔ)所處地基情況，以及原設(shè)計(jì)所用費(fèi)用經(jīng)綜合考慮，采用斜柱基礎(chǔ)與灌注樁基礎(chǔ)相結(jié)合的方式，基礎(chǔ)側(cè)向位移采用松樁擋土墻處理方法。

根據(jù)斜柱基礎(chǔ)與大板基礎(chǔ)的對(duì)比知道，基礎(chǔ)作用力相同的情況下斜柱基礎(chǔ)受力形式更加好，且節(jié)約材料用量。

數(shù)學(xué)模型的建立，本工程所用基礎(chǔ)由于沒有具體的數(shù)學(xué)模型，所以參考承臺(tái)灌注樁基礎(chǔ)，基礎(chǔ)下壓由斜柱基礎(chǔ)底板承擔(dān)，基礎(chǔ)上拔由斜柱基礎(chǔ)和基礎(chǔ)下灌注樁部分（僅考慮自重部分）承擔(dān)，基礎(chǔ)水平作用力由斜柱基礎(chǔ)和基礎(chǔ)下灌注樁部分共同承擔(dān)；考慮到基礎(chǔ)所處地質(zhì)情況結(jié)合鉆探資料，基礎(chǔ)側(cè)位移需做擋土墻，而此條線路改造根據(jù)火炬開發(fā)區(qū)的規(guī)劃及供電局的規(guī)劃，此段線路需要近期改造拆除（施工圖已出），所以此次改造為臨時(shí)改造方案，故擋土墻處理采用松樁擋土墻。斜柱基礎(chǔ)下方仍采用松樁地基處理。

最終設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)形式如圖2所示。

上部斜柱基礎(chǔ)埋深1.5m，下部灌注樁基礎(chǔ)在基礎(chǔ)底部以下4.7m，入中風(fēng)化巖層0.5m以上。

8設(shè)計(jì)中需思考的問題：

本工程是為了解決復(fù)雜地質(zhì)情況下施工工藝問題而進(jìn)行的基礎(chǔ)變更，基礎(chǔ)采用的是斜柱基礎(chǔ)與灌注樁基礎(chǔ)相結(jié)合的處理方式，在上拔演算中由于數(shù)學(xué)模型建立方面缺乏經(jīng)驗(yàn)，此次上拔演算中未考慮到灌注樁基礎(chǔ)摩擦力。雖然本工程已經(jīng)竣工運(yùn)行將近兩年多時(shí)間，但是卻給我們設(shè)計(jì)人員一個(gè)提示，就是我們在新型設(shè)計(jì)方面還存在一定的不足，還需要繼續(xù)學(xué)習(xí)實(shí)踐，搜集更多的同行所做的優(yōu)秀設(shè)計(jì)作品，為我們以后的設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)。

9以后設(shè)計(jì)的展望：

輸電線路設(shè)計(jì)中最復(fù)雜的是基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，因?yàn)檩旊娋€路屬于野外作業(yè)，隨著現(xiàn)在工業(yè)的發(fā)展，電力需求量越來越大，但伴隨的卻是，電力線行越來越緊缺，所以電力線行的走廊就越來越偏僻，就中山地區(qū)而言：輸電線路線行共分為大致的三種情況，一位于平地，平地地區(qū)線行下方主要是魚塘、河沖、農(nóng)保區(qū)；二位于山地，主要位于高山大嶺的山脊或山腰段；三位于規(guī)劃道路兩側(cè)。基本來講，送電線路的基礎(chǔ)限制條件比較多，形式要求多樣化才能夠滿足現(xiàn)場條件的需要，作為設(shè)計(jì)人員，一定要熟悉測量、概預(yù)算、施工工藝等多方面的知識(shí)，才能夠使得設(shè)計(jì)出的作品符合客戶、業(yè)主、規(guī)劃部門的要求。

根據(jù)中山最近幾年電力設(shè)計(jì)發(fā)展形勢，平地均采用灌注樁基礎(chǔ)，山地采用人工掏挖基礎(chǔ)，但是有部分基礎(chǔ)由于施工道路、青苗賠償問題的限制，基礎(chǔ)形式需要進(jìn)行特殊處理這就需要設(shè)計(jì)人員有過硬的專業(yè)知識(shí)和用于創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳蘭. 輸電線路基礎(chǔ)選型及基礎(chǔ)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 廣東科技， 2008， （8）.