送電線路特種地基經(jīng)濟合理性分析與研究

隨著電網(wǎng)發(fā)展進入智能化時代，電網(wǎng)功能、形態(tài)和特性正在深刻變化，輸電線路電壓等級的提高及同塔多回線路的增多，鐵塔基礎受力增大，基礎的鋼筋、混凝土量也隨之增加。作為送電線路工程重要組成部分的基礎工程，其造價、工期和勞動消耗量在整個線路工程中占比很大。據(jù)統(tǒng)計，輸電線路基礎工程施工工期約占整個工期的50%，運輸工程量約占整個工程運輸量的80%，費用約占工程本體造價的15%～20%。為了減少鐵塔基礎混凝土及鋼筋用量，降低鐵塔基礎施工費用，減少對自然環(huán)境的破壞，應根據(jù)地形地質條件選擇合適的基礎型式并進行優(yōu)化設計，可以有效降低整個工程造價、為線路的安全運行提供必要的保障作用。

下面結合遼寧地區(qū)220kV及500kV送電線路常用的基礎型式，從技術經(jīng)濟指標方面作對比分析?？偨Y出送電線路基礎選型的基本原則，并對送電線路特種地基中的斜插式基礎、薄殼式基礎作分析。

一、結合工程實際分析不同基礎在不同地質條件下的經(jīng)濟指標

1.針對遼寧省某220kV線路工程雙回路直線塔在不同地質類別、材料運輸條件（人力運輸按0.5km，汽車運輸按20km考慮）及施工方式，分別就掏挖基礎、灌注樁基礎、階梯基礎三種基礎型式做詳細的技術經(jīng)濟比較，詳見下表。

表1 地基土類為普通土地質條件下技術經(jīng)濟比較

基礎類型鐵塔類型混凝土量（m3）基礎鋼材（kg）基坑土方量（m3）造價（元）

掏挖基礎直線23.5807922332725

灌注樁基礎直線74.6004852 161886

階梯基礎直線29.41298020442132

表2 地基土類為堅土地質條件下技術經(jīng)濟比較

基礎類型鐵塔類型混凝土量（m3）基礎鋼材（kg）基坑土方量（m3）造價（元）

掏挖基礎直線23.5807922332725

灌注樁基礎直線74.600 168162

階梯基礎直線29.41298018242804

表3 地基土類為松砂石地質條件下技術經(jīng)濟比較

基礎類型鐵塔類型混凝土量（m3）基礎鋼材（kg）基坑土方量（m3）造價（元）

掏挖基礎直線23.5807922333132

灌注樁基礎直線74.6004852 227753

階梯基礎直線29.41298021348779

2.針對遼寧省某500 kV線路工程雙回路直線塔不同地質類別，材料運輸條件（人力運輸按0.5km，汽車運輸按20km考慮）及施工方式，分別就掏挖基礎、灌注樁基礎（一基鐵塔基礎16個樁）、階梯基礎三種基礎型式，做詳細的技術經(jīng)濟比較，詳見下表。

表1 地基土類為普通土地質條件下技術經(jīng)濟比較

基礎類型鐵塔類型混凝土量（m3）基礎鋼材（kg）基坑土方量（m3）造價（元）

掏挖基礎直線53.82015005268433

灌注樁基礎直線387.72836836237759698

階梯基礎直線127.1921100615144994

表2 地基土類為堅土地質條件下技術經(jīng)濟比較

基礎類型鐵塔類型混凝土量（m3）基礎鋼材（kg）基坑土方量（m3）造價（元）

掏挖基礎直線53.82015005268433

灌注樁基礎直線387.72836836225760850

階梯基礎直線127.1921100532147030

表3 地基土類為松砂石地質條件下技術經(jīng)濟比較

基礎類型鐵塔類型混凝土量（m3）基礎鋼材（kg）基坑土方量（m3）造價（元）

掏挖基礎直線53.82015005269437

灌注樁基礎直線387.728368362461000042

階梯基礎直線127.1921100704174411

從220kV及500kV輸電線路工程各類基礎技術經(jīng)濟比較中不難看出，在三種地基土類中，掏挖基礎每基造價遠遠低于灌注樁基礎、階梯基礎，經(jīng)濟效益較顯著。階梯基礎每基造價也遠小于灌注樁基礎，分析原因主要是灌注樁基礎鋼材消耗量及混凝土量大所致。如考慮塔基征占地費用及環(huán)境保護因素，灌注樁基礎綜合造價會低于階梯式基礎。因此應根據(jù)一定的原則進行送電線路的基礎選型。

二、送電線路基礎選型的基本原則

1.技術合理性。這是送電線路基礎選型最重要的指標，一般只要滿足基礎上拔穩(wěn)定、下壓穩(wěn)定、傾覆穩(wěn)定，變形在允許值范圍內，基礎自身強度符合標準即可。

2.施工技術的可行性。線路基礎在全路徑內分布，沿線交通運輸條件一般比較差，施工機械進場困難，限制了機械化施工的應用，在基礎選型時應充分考慮這一因素。對不良地基提出特定的基礎型式和處理措施。

3.經(jīng)濟性技術要合理。應針地工程地形、地質特點及實際施工特點，在綜合分析對比的基礎上，選取合理的基礎型式。注意其中造價高低是一項重要指標。

4.遵循可持續(xù)發(fā)展原則。在安全、可靠的基礎上，盡量避免施工作業(yè)對環(huán)境的破壞是線路與沿線環(huán)境的主要結合點。

三、斜插基礎的經(jīng)濟技術分析

（一）斜插式基礎

1. 斜插式基礎的優(yōu)勢

斜插式基礎是將鐵塔腿部主材插入基礎主柱，用錨釘或角鋼與混凝土錨固。斜插式基礎之所以能節(jié)省材料，主要是因為鐵塔主材所產(chǎn)生的內力直接傳遞到基礎底板?；A底板處由塔腿水平力產(chǎn)生的彎矩與直埋臺階式基礎相比很小，所以底板配筋也很小，按構造配筋即可滿足要求。

2.斜插式基礎的缺陷

斜插基礎的施工難度比較大，主角鋼操平、找正、固定比較復雜，對施工工藝要求較高比較費工時，對施工操作人員的技術要求比較高。

3.斜插式基礎的受力分析

常規(guī)基礎主柱采用直柱設計，主柱彎矩隨基礎埋深加大而逐步加大。采用與鐵塔主材傾斜度一致的斜插基礎后，水平力和垂直力產(chǎn)生的彎矩基本能抵消主柱鋼筋主要由上拔力的大小確定。因此，主柱寬度在滿足構造和受力要求下，盡量采用較小斷面尺寸可以節(jié)約混凝土。分析得出基礎埋置越深，混凝土方量和基礎鋼筋就越少，土石方量越多。

4.結論

通過以上的統(tǒng)計分析可知，并非所有的送電線路采用斜插基礎都能取得很好的經(jīng)濟效益，從經(jīng)濟性方面看，只有在基礎的荷載比較大時采用斜插基礎才有更加合理的經(jīng)濟效益，它有利于基礎的整體穩(wěn)定性和發(fā)揮自身的強度，能達到節(jié)省材料和降低造價的目的。斜插基礎在遼寧地區(qū)也應被更廣泛應用于高壓輸電線路工程中。

四、薄殼基礎的經(jīng)濟技術分析

1.薄殼基礎的優(yōu)勢

薄殼基礎雖然是一種空心薄壁的空間結構，但卻具有較大的強度和剛度。它與大塊式基礎相比，具有土方量小、節(jié)約材料、節(jié)省勞動力和加快施工進度等優(yōu)點。通過經(jīng)濟分析，采用薄殼基礎代替大塊式基礎，可節(jié)省混凝土30%～50%，節(jié)約鋼筋10%～20%。薄殼基礎不但沉降量小，而且傾斜也較小。

2.薄殼基礎的缺陷

薄殼基礎要求有較高的施工質量，其中關鍵是土胎的形成和澆筑混凝土，土胎挖至殼頂標高，進行二次放線，用人工一層層剝土，土胎應保持原狀土不受擾動。若有超挖，則需夯填素土重新成型。由于對施工人員的施工質量、施工經(jīng)驗要求很高，這就局限了薄殼基礎在送電線路工程中的應用。

3.薄殼基礎的沉降與為傾斜

根據(jù)資料分析，在相同上部結構荷載及地基承載力條件下，薄殼基礎的沉降量較大塊式基礎的沉降量要小。一般在泥沼地區(qū)施工的送電線路地基一般會采用樁基礎，需要對地基進行處理。如果采用薄殼基礎，會避免了打樁，降低了工程造價，又加快施工進度。

4、結論

根據(jù)上述論述與分析，首先應解決認識問題，正確對待薄殼基礎形式。只要正確認識，積極解決存在的問題，相信薄殼基礎的推廣應用，還是具有廣闊的發(fā)展前景的。

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